电磁场和电磁波

电磁场和电磁波

实验：练习使用示波器一、麦克斯韦电磁场理论1．电磁场理论．变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．相应地，均匀变化的磁(电)场产生稳定电(磁)场；周期性变化的磁(电)场，产生周期性变化的电(磁)场，且变化周期相同．2．电磁场．变化的电场在周围空间产生磁场，变化的磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是电磁场．二、电磁波1．电磁波的产生．周期性变化的磁场，产生周期性变化的电场，而周期性变化的电场，产生周期性变化的磁场，这样，周期性变化的电磁场由近及远、范围不断扩大，就形成电磁波．2．电磁波的发射和接收．(1)LC振荡电路．如图13－3－1所示，将单刀双掷开关S接到1位置，给电容器充电，然后将开关S拨到2位置，发现灵敏电流表的指针不停地左右摆动，这表明电感线圈L中电流的大小、方向周期性变化，电容器也不断地交替进行充电或放电，即电感线圈中产生了周期性变化的磁场，电容器内产生了周期性变化的电场．可见，利用LC回路可以形成电磁场，产生电磁波．(2)电磁波的发射．利用LC回路可以发射电磁波，但要有效地发射电磁波，LC回路必须具有以下特点：①要有足够的振荡频率；②振荡电路的电场和磁场必须具有尽可能大的空间，即采用开放电路．(3)电磁波的接收．①电磁波的接收也采用LC回路；②电谐振：当某一电磁波的频率与接收电路的固有频率相等时，该电磁波激起的振荡电流最强，这种现象叫电谐振．所谓调台即调节到电谐振．(4)电磁波的传播．三、电磁波的基本特点1．电磁波是横波，电磁波中的电场跟磁场相互垂直．2．电磁波以一定的速度在空间传播，在传播过程中满足v＝λ·f.3．电磁波可以在真空中传播，即电磁波的传播不需要介质．电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，即c＝3×108

m/s.不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同，但不同频率的电磁波在同一种介质中的传播速度不同．4．电磁波传播的过程也是电磁能量传播的过程．5．电磁波同机械波一样，也具有干涉、衍射、反射、折射等现

象．四、无线电波的应用电视、雷达测距等，电磁波(无线电波)的应用越来越广泛，几乎渗透到了各个角落．雷达是利用电磁波的发射和接收来测定目标位置，因为电磁波传播一个来回要经过一定的时间．电视是利用无线电波传递声音和图像信号．五、练习使用示波器1．实验目的．练习使用示波器，掌握其使用方法．2．实验原理．示波器是一种用途广泛的电子仪器，它能将不可见的电信号变为看得见的光信号在荧屏上显示出来，以便观察分析．用它可以直接观察交流电压波形并测量其大小，对那些凡是可以转化为电压的电学量和非电学量(如电流、阻抗、功率、温度、位移、压强、光强、磁场、相位、频率等)，都可以用示波器进行直接或间接观测．3．实验器材．示波器，学生电源，二极管，滑动变阻器，开关，电池，电阻，导线．4．实验步骤．认识示波器的面板，图13－3－2所示是J2459型示波器的面板，上面各个旋钮和开关的名称、作用如下：(1)辉度调节旋钮用来调节图像亮度．(2)聚焦调节旋钮⊙.(3)辅助聚焦调节旋钮○——二者配合使用可使电子束会聚成一细束，在屏上出现小亮斑，使图像线条清晰．(4)电源开关．(5)指示灯——电源接通时，指示灯明亮．(10)衰减调节旋钮——指加在偏转电极上的信号电压按开关上的倍率衰减，“”表示机内给竖直方向提供正弦变化的交流电压．(11)扫描范围旋钮——用来改变扫描电压的频率范围，其中的“外X”表示扫描电压由机外输入的扫描信号提供水平扫描．(12)扫描微调旋钮——使扫描电压频率在选定范围内连续变化．(13)Y输入、X输入、地——对应的输入接线柱和公共接地接线柱．(14)交、直流选择开关——“DC”表示直流，“AC”表示交流．“AC”只能通过交流信号，不能输入直流信号．(15)同步极性开关．5．注意事项．(1)开机前及实验完毕关机前，先要把辉度调节旋钮反转到底．(处于亮度最低状态)(2)使用过程中，不应使光斑过亮，特别是当亮斑长时间停留在屏上不动时，应将亮度减弱，以免损伤荧光屏，缩短示波管的寿命．(3)由示波器Y输入的电压不可过大，否则会损坏机内的分压电阻和电子管，在最大衰减倍率(1000)时也不得超过直流400V.(4)尽量避免频繁开机、关机，否则将缩短示波管和电子管阴极的寿命，短时间不用时，不必关机，只需将辉度旋至荧光屏上无亮线．(5)如果显示的波形受外界干扰，可将机壳用导线接地．(6)当“Y输入”接线柱上接出的导线悬空时，它和“地”间电阻极大．环境空间中杂散的电磁场将在导线中感应较大的电压，使屏上出现干扰波形，衰减倍率越小，干扰信号显示的幅度越大，若用手摸这条导线会更严重，使用中应尽量避免这种情况．1．关于电磁波，以下说法正确的是(

)A．电磁波本身就是物质，因此可在真空中传播B．电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变C．在真空中，频率高的电磁波波速较大D．只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失答案：AB2．图13－3－3所示为调幅振荡电流图像，此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段(

)A．经调制后B．经调谐后C．经检波后D．耳机中解析：为了把信号传递出去，需要将信号“加”到高频振荡电流上，这就是调制．调制的方法之一是使高频振荡电流的振幅随信号而变化，成为调幅振荡电流，这就是调幅．在接收电路中，经过调谐，使回路与所需接收的电磁波产生电谐振，回路中将会出现调幅振荡电流．经检波后，接收到的振荡电流将被“切”去一半，得到单向脉动电流，而在耳机中只有随信号而变化的音频电流．答案：AB3.2001年国家最高科学技术奖授予中科院院士王选，表彰他在激光排版上的重大科技贡献，激光是一种电磁波，某种排版系统中激光频率为4×1014Hz，则该激光的波长为(

)A．0.25μm

B．0.05μmC．0.75μm D．1.33×106m答案：C4．观察电子束的水平扫描过程时，下列叙述中正确的是(

)A．应在荧光屏上出现已调好的亮斑，“Y输入、X输入、地”不接信号的情况下进行观察B．X增益应顺时针转过一定角度，扫描频率范围旋钮置于最低挡，且扫描微调旋钮应逆时针转到底C．在扫描频率最低时，看到的现象是亮斑从左向右匀速移动，到右端后又很快回到左端，周而复始D．若将扫描范围旋钮置于第二挡，看到的将是一条水平亮线而不是移动的亮斑答案：ABCD5．在开启示波器前，应进行的操作是：(1)辉度旋钮__________．(2)竖直位移和水平位移旋钮旋转到__________．(3)衰减调节旋钮置于__________．(4)扫描范围置于__________．答案