第一篇：電磁場與電磁波感想

電磁場與電磁波

姓名學(xué)號

趙倬毅 080260310 電磁場理論的應(yīng)用

經(jīng)過過一學(xué)期的學(xué)習(xí)，我們知道電磁場理論是工科電類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。它在物理電磁學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了宏觀電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律和分析方法，是深入理解和分析工程實(shí)際中電磁問題所必須掌握的基本知識，很多實(shí)際工程問題只有通過電磁場才能揭示其本質(zhì)。下面舉例說明電磁場理論在實(shí)際工程問題中的應(yīng)用。

1、電容式傳感器

電容量和極板面積、極板間的距離，以及極板間所充的介質(zhì)有關(guān)，改變其中任何一項(xiàng)，就可以改變電容量。利用這個特性，可以構(gòu)成“電容式傳感器”，它可以把物理量的變化轉(zhuǎn)化為電容兩的變化。如果把這個電容器接在橋式電路中或是一個振蕩電路中，就可以把電容的變化，轉(zhuǎn)化成電量的變化。經(jīng)過放大處理，可以實(shí)現(xiàn)對于原物理量的檢測或控制。圖 1a、1b 分別為改變面積和介質(zhì)的電容傳感器原理圖

1a(改變面積）1b（改變介質(zhì)）

圖 1 電容式傳感器的原理圖

由圖 1a 得

利用這個傳感器，可以用來測量物體得位移。故

在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高傳感器的靈敏度，常常做成差動式傳感器。例如圖2 所示，為一變面積的差動式電容傳感器，其中間為一動片，上下兩個園筒是定片，當(dāng)動片上升時，1 C 增大2 C 減小，當(dāng)動片下降時則相反，所以動片位置的變化轉(zhuǎn)化成1 C、2 C 的變化。若將其放于橋路中，就可以將電容的變化變換成電壓的變化。

圖 2 差動式電容式傳感器的原理圖

電容式傳感器常常用于測量零件的尺寸、物位、位移的變化等等。

2、靜電技術(shù)應(yīng)用

任何事物都有兩重性，給人們帶來許多麻煩的靜電能也能變害為利，它在靜電分選、靜電除塵、靜電分離、靜電植絨、靜電紡紗、靜電噴漆、靜電復(fù)印等等方面大顯身手。靜電分選:是利用各種塑料不同的靜電性能來進(jìn)行分選的方法。利用靜電進(jìn)行分選，對于多種混雜在一起的廢舊塑料需通過多次分選。靜電分選法特別適用于帶極性的聚氯乙烯，分離純度可達(dá)99%。物料經(jīng)饋料系統(tǒng)均勻散布在接地轉(zhuǎn)動電極光滑表面上，荷電的物料與接地轉(zhuǎn)輥電極交換，兩種不同靜電性能不同的物料有差異。然后荷電的物料進(jìn)入分選區(qū)，在靜電力、重力、離心力等的合力下落。完成兩種不同電性物料的分離。

靜電復(fù)?。含F(xiàn)在靜電復(fù)印得到廣泛使用。靜電復(fù)印機(jī)的中心部件是一個可以

旋轉(zhuǎn)的接地的鋁質(zhì)圓柱體，表面鍍一層半導(dǎo)體硒，叫做硒鼓。半導(dǎo)體硒有特殊的 光電性質(zhì)：沒有光照射時是很好的絕緣體，能保持電荷；受到光的照射立即變成 導(dǎo)體，將所帶的電荷導(dǎo)走。復(fù)印每一頁材料都要經(jīng)過充電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)印等 幾個步驟，這幾個步驟是在硒鼓轉(zhuǎn)動一周的過程中依次完成的。充電:由電源使 硒鼓表面帶正電荷。曝光:利用光學(xué)系統(tǒng)將原稿上的字跡的像成在硒鼓上。硒鼓 上字跡的像，是沒有光照射的地方，保持著正電荷。其他地方受到了光線的照射，正電荷被導(dǎo)走。這樣，在硒鼓上留下了字跡的“靜電潛像”。這個像我們看不到，所以稱為潛像。顯影:帶負(fù)電的墨粉被帶正電的“靜電潛像”吸引，并吸附在“靜電 潛像”上，顯出墨粉組成的字跡。轉(zhuǎn)印:帶正電的轉(zhuǎn)印電極使輸紙機(jī)構(gòu)送來的白紙 帶正電。帶正電的白紙與硒鼓表面墨粉組成的字跡接觸，將帶負(fù)電的墨粉吸到白 紙上。此后，吸附了墨粉的紙送入定影區(qū)，墨粉在高溫下熔化，浸入紙中，形成 牢固的字跡。硒鼓則經(jīng)過清除表面殘留的墨粉和電荷，準(zhǔn)備復(fù)印下一頁材料。靜電除塵，具有效率高的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在很多空氣凈化器就是用靜電能吸除空氣 中的很小的塵埃，使空氣凈化，靜電在環(huán)境保護(hù)中能發(fā)揮重要作用。以煤作燃料 的工廠、電站，每天排出的煙氣帶走大量的煤粉，不僅浪費(fèi)燃料，而且嚴(yán)重地污 染環(huán)境．利用靜電除塵可以消除煙氣中的煤粉．除塵器由金屬管A 和懸在管中 的金屬絲B 組成，A 接到高壓電源的正極，B 接到高壓電源的負(fù)極，它們之間有很強(qiáng)的電場，而且距B 越近，場強(qiáng)越大．B 附近的空氣分子被強(qiáng)電場電離，成為電子和正離子．正離子被吸到B 上，得到電子，又成為分子．電子在向著正極A運(yùn)動的過程中，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負(fù)電，吸附到正極A 上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中．靜電除塵用于粉塵較多的各種場所，除去有害的微粒，或者回收物資，如回收水泥粉塵。

3.恒定電場應(yīng)用舉例

當(dāng)一定值電流流經(jīng)被檢金屬試件時，試件兩端的電位差應(yīng)服從歐姆定律：

U=IR，由于電流I 為恒定值，故電位差U 僅取決于試件的電阻R。電阻R 是受 材料中許多因素影響的，例如試件的幾何形狀、尺度、試件自身的材質(zhì)、試件是 否有缺陷存在、缺陷的尺度、方向等。利用電位差與上述因素之間的對應(yīng)關(guān)系可 以實(shí)現(xiàn)對試件幾何尺寸的測量；可以用于材質(zhì)檢驗(yàn)；缺陷檢測及對裂紋深度的測 量等等。

裂紋深度測量原理：當(dāng)電流從被檢工件的檢驗(yàn)部位通過時，將形成一定的電流、電位場。如工件表面存在裂紋，隨著裂紋的形位、尺度的不同，它對電流電位場的影響也不同。利用測量電位分布的方法來判斷金屬材料中裂紋的狀況，是電位法測量裂紋深度的依據(jù)。圖3 所示是將四個電流電極（或稱電流探針）分別直線排列放置在工件的無裂紋部位（a）和有裂紋部位（b）時的電流、電位場。一個恒定的電流通過電流探針A 和B 在工件中產(chǎn)生電流場和一個與材料的組成和結(jié)構(gòu)特性有關(guān)的電位分布，通過另一對電極c 和d 可以檢測某兩點(diǎn)間的電位差，并在電壓表上顯示。假定與材料有關(guān)的影響因素和幾何尺寸均相同，以相同的電 流分別在無裂紋和有裂紋的試樣上測試，顯然在測量極c 和d 之間無裂紋試樣的 電位差與有裂紋試樣的電位差之間的差異是由裂紋引起的。如果保持試驗(yàn)電流、被檢工件材質(zhì)、厚度不變，而只有裂紋深度變化時，則該電位差是一個裂紋深度 的函數(shù)，通過標(biāo)定可將電測系統(tǒng)取得的電位差信號轉(zhuǎn)化成裂紋尺寸，從而實(shí)現(xiàn)裂 紋深度的測量。

圖 3 電流電位場

第二篇：電磁場與電磁波學(xué)習(xí)心得

電磁場與電磁波學(xué)習(xí)心得

在開始學(xué)習(xí)“電磁場與電磁波”之前，當(dāng)我聽到其學(xué)科名稱的時候就產(chǎn)生了一種高深莫測的感覺，覺得電磁場應(yīng)該是比較難的。但是出于對知識的渴望我懷著一顆求知的心投入了這個“新奇的”知識海洋。

當(dāng)接觸了“電磁場與電磁波”并開始學(xué)習(xí)的時候這種所謂的懼怕感還是依舊存在。每當(dāng)讀到某個科學(xué)家經(jīng)過了反復(fù)的實(shí)驗(yàn)從而發(fā)現(xiàn)了一個著名的定理或是公式的時候我都非常向往，無疑這些名人事跡提高了我的學(xué)習(xí)興趣。但是每當(dāng)看到一個個繁雜的公式與難于理解的論證的時候，這都讓我感到這門課程的難度之高。然而每當(dāng)專心下來仔細(xì)思考，一點(diǎn)一點(diǎn)的從基礎(chǔ)公式去推演論證的時候，我又能感受到其在科學(xué)與生活方面的獨(dú)特魅力。

縱觀電磁波發(fā)展史，人們很早就接觸到電和磁的現(xiàn)象，并知道磁棒有南北兩極。在18世紀(jì)，發(fā)現(xiàn)電荷有兩種：正電荷和負(fù)電荷。不論是電荷還是磁極都是同性相斥，異性相吸，作用力的方向在電荷之間或磁極之間的連接線上，力的大小和它們之間的距離的平方成反比。但長期以來，人們只是發(fā)現(xiàn)了電和磁的現(xiàn)象，并沒有發(fā)現(xiàn)電和磁之間的聯(lián)系。后來奧斯特、安培、法拉第等人的研究又使人類又電磁波的認(rèn)識進(jìn)步了一個階梯，19世紀(jì)中葉偉大的理論物理學(xué)家麥克斯韋總結(jié)了前人關(guān)于電磁學(xué)的研究成果，建立了完整的電磁場理論。這使得人們對電磁波的有了相對成熟的認(rèn)識。

可以說電磁場理論是工科電類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。它在物理電磁學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了宏觀電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律和分析方法，是深入理解和分析工程實(shí)際中電磁問題所必須掌握的基本知識。它的地位我覺得就像英語中的語法，用來分析句子和文章的成分結(jié)構(gòu)，沒有它我們只能死記硬背一些公式與結(jié)論，而利用了電磁理論就能很容易的分析一些實(shí)質(zhì)性的問題從而有更加深刻的體會。很多實(shí)際工程問題只有通過電磁場才能揭示其本質(zhì)。對電磁場的學(xué)習(xí)使我認(rèn)識很多物理現(xiàn)象的本質(zhì)。電磁場由相互依存的電磁和磁場的總和構(gòu)成的一種物理場。電場隨時間變化時產(chǎn)生磁場，磁場隨時間變化時又產(chǎn)生電場，兩者互為因果，形成電磁場。電磁波是電磁場的一種運(yùn)動形態(tài)。電與磁可說是一體兩面，電流會產(chǎn)生磁場，變動的磁場則會產(chǎn)生電流。變化的電場和變化的磁場構(gòu)成了一個不可分離的統(tǒng)一的場，這就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波，電磁的變動就如同微風(fēng)輕拂水面產(chǎn)生水波一般，因此被稱為電磁波，也常稱為電波。電磁場與電磁波在實(shí)際生產(chǎn)、生活、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，具有不可替代的作用。如果沒有發(fā)現(xiàn)電磁波，現(xiàn)在的社會生活將是無法想象的。

相信每一門學(xué)科都是經(jīng)過反復(fù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐才能理解它的內(nèi)涵的，所以這次對“電磁場與電磁波”的學(xué)習(xí)將為我打開一扇新的大門，為進(jìn)一步去學(xué)習(xí)它與其相關(guān)的知識打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

第三篇：電磁場與電磁波論文

《電磁場與電磁波論文》

學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)：電子信息工程 班級：電子0902班 學(xué)號：20092712 姓名：++++++++

電磁場與電磁波的實(shí)際應(yīng)用

電磁波是電磁場的一種運(yùn)動形態(tài)。電與磁可說是一體兩面，電流會產(chǎn)生磁場，變動的磁場則會產(chǎn)生電流。變化的電場和變化的磁場構(gòu)成了一個不可分離的統(tǒng)一的場，這就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波，電磁的變動就如同微風(fēng)輕拂水面產(chǎn)生水波一般，因此被稱為電磁波，也常稱為電波。電磁場與電磁波在實(shí)際生產(chǎn)、生活、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，具有不可替代的作用。如果沒有發(fā)現(xiàn)電磁波，現(xiàn)在的社會生活將是無法想象的。

（一）在生產(chǎn)、生活上的應(yīng)用

靜電場的最常見的一個應(yīng)用就是帶電粒子的偏轉(zhuǎn)，這樣象控制電子或是質(zhì)子的軌跡。很多裝置，例如陰極射線示波器，回旋加速器，噴墨打印機(jī)以及速度選擇器等都是基于這一原理的。陰極射線示波器中電子束的電量是恒定的，而噴墨打印機(jī)中微粒子的電量卻隨著打印的字符而變化。在所有的例子中帶電粒子的偏轉(zhuǎn)都是通過兩個平行板之間的電位差來實(shí)現(xiàn)的。1.磁懸浮列車

列車頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點(diǎn)的軌道上的電磁體S極所吸引，同時又被安裝在軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體N極所排斥。列車前進(jìn)時，線圈里流動的電流方向就反過來，即原來的S極變成N極，N極變成S極。循環(huán)交替，列車就向前奔馳。

穩(wěn)定性由導(dǎo)向系統(tǒng)來控制。“常導(dǎo)型磁吸式”導(dǎo)向系統(tǒng)，是在列車側(cè)面安裝一組專門用于導(dǎo)向的電磁鐵。列車發(fā)生左右偏移時，列車上的導(dǎo)向電磁鐵與導(dǎo)向軌的側(cè)面相互作用，產(chǎn)生排斥力，使車輛恢復(fù)正常位置。列車如運(yùn)行在曲線或坡道上時，控制系統(tǒng)通過對導(dǎo)向磁鐵中的電流進(jìn)行控制，達(dá)到控制運(yùn)行目的。

“常導(dǎo)型”磁懸浮列車的構(gòu)想由德國工程師赫爾曼·肯佩爾于1922年提出。

“常導(dǎo)型”磁懸浮列車及軌道和電動機(jī)的工作原理完全相同。只是把電動機(jī)的“轉(zhuǎn)子”布置在列車上，將電動機(jī)的“定子”鋪設(shè)在軌道上。通過“轉(zhuǎn)子”，“定子”間的相互作用，將電能轉(zhuǎn)化為前進(jìn)的動能。我們知道，電動機(jī)的“定子”通電時，通過電磁感應(yīng)就可以推動“轉(zhuǎn)子”轉(zhuǎn)動。當(dāng)向軌道這個“定子”輸電時，通過電磁感應(yīng)作用，列車就像電動機(jī)的“轉(zhuǎn)子”一樣被推動著做直線運(yùn)動。2.電磁泵

利用磁場和導(dǎo)電流體中電流的相互作用，使流體受電磁力作用而產(chǎn)生壓力梯度，從而推動流體運(yùn)動的一種裝置。實(shí)用中大多用于泵送液態(tài)金屬，所以又稱液態(tài)金屬電磁泵。電磁泵按電源形式可分為交流泵和直流泵；按液態(tài)金屬中電流饋給的方式可分為傳導(dǎo)式電磁泵和感應(yīng)式電磁泵；按結(jié)構(gòu)不同可分為平面泵和圓柱泵等。傳導(dǎo)式泵中，電流由外部電源經(jīng)泵溝兩側(cè)的電極直接傳導(dǎo)給液態(tài)金屬；感應(yīng)泵中，電流則由交變磁場感應(yīng)產(chǎn)生。電磁泵沒有轉(zhuǎn)動部件，結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，因此在化工、印刷行業(yè)中用于輸送一些有毒的重金屬，如汞、鉛等；在原子能動力工業(yè)中用于輸送化學(xué)性質(zhì)特別活潑的金屬，如鈉、鉀、鈉鉀合金；在鑄造企業(yè)中可以用來做鋁、鎂等活潑金屬的定量泵，但現(xiàn)在主要為軍工等大型企業(yè)使用。

3.磁流體發(fā)電機(jī)

磁流體發(fā)電中的帶電流體，它們是通過加熱燃料、惰性氣體、堿金屬蒸氣而得到的。在幾千攝氏度的高溫下，這些物質(zhì)中的原子和電子的運(yùn)動都很劇烈，有些電子甚至可以脫離原子核的束縛，結(jié)果，這些物質(zhì)變成自由電子、失去電子的離子以及原子核的混合物，這就是等離子體。將等離子體以超音速的速度噴射到一個加有強(qiáng)磁場的管道里面，等離子體中帶有正電荷、負(fù)電荷的高速粒子，在磁場中受到洛倫茲力的作用，分別向兩極偏移，于是在兩極之間產(chǎn)生電壓，用導(dǎo)線將電壓接入電路中就可以使用了。

磁流體發(fā)電的另一個好處是產(chǎn)生的環(huán)境污染少。利用火力發(fā)電，燃燒燃料產(chǎn)生的廢氣里含有大量的二氧化硫，這是造成空氣污染的一個重要原因。利用磁流體發(fā)電，不僅使燃料在高溫下燃燒得更加充分，它使用的一些添加材料還可以和硫化合，生成硫酸鉀，并被回收利用，這就避免了直接把硫排放到空氣中，對環(huán)境造成污染。

利用磁流體發(fā)電，只要加快帶電流體的噴射速度，增加磁場強(qiáng)度，就能提高發(fā)電機(jī)的功率。人們使用高能量的燃料，再配上快速啟動裝置，就可以使發(fā)電機(jī)功率達(dá)到1000萬kW，這就滿足了一些需要大功率電力的場合。目前，中國，美國、印度、澳大利亞以及歐洲共同體等，都積極致力于這方面的研究。4.微波爐

微波爐（microwave oven/microwave），顧名思義，就是用微波來煮飯燒菜的。微波爐是一種用微波加熱食品的現(xiàn)代化烹調(diào)灶具。微波是一種電磁波。微波爐由電源，磁控管，控制電路和烹調(diào)腔等部分組成。電源向磁控管提供大約4000伏高壓，磁控管在電源激勵下，連續(xù)產(chǎn)生微波，再經(jīng)過波導(dǎo)系統(tǒng)，耦合到烹調(diào)腔內(nèi)。在烹調(diào)腔的進(jìn)口處附近，有一個可旋轉(zhuǎn)的攪拌器，因?yàn)閿嚢杵魇秋L(fēng)扇狀的金屬，旋轉(zhuǎn)起來以后對微波具有各個方向的反射，所以能夠把微波能量均勻地分布在烹調(diào)腔內(nèi)。微波爐的功率范圍一般為500～1000瓦。從而加熱食物。

（二）電磁場與電磁波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

1.電磁波在醫(yī)療上的應(yīng)用

在科學(xué)上，稱超過人體承受或儀器設(shè)備容許的電磁輻射為電磁污染。電磁輻射分二大類，一類是天然電磁輻射，如雷電、火山噴發(fā)、地震和太陽黑子活動引起的磁暴等，除對電氣設(shè)備、飛機(jī)、建筑物等可能造成直接破壞外，還會在廣大地區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重電磁干擾。另一類是人工電磁輻射，主要是微波設(shè)備產(chǎn)生的輻射，微波輻射能使人體組織溫度升高，嚴(yán)重時造成植物神經(jīng)功能紊亂。但是對電磁輻射，要正確認(rèn)識，而且要科學(xué)防護(hù)。事實(shí)上，電磁波也如同大氣和水資源一樣，只有當(dāng)人們規(guī)劃、使用不當(dāng)時才會造成危害。一定量的輻射對人體是有益的，醫(yī)療上的烤電、理療等方法都是利用適量電磁波來治病健身 2.生物電磁場保健

將人體置于姜氏場導(dǎo)艙內(nèi)接受載有青春信息的植物幼苗發(fā)射的生物電磁波。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：人體紅細(xì)胞膜的滲透脆性降低，韌性增強(qiáng)；甲狀腺素、性激素分泌增加；免疫功能提高；腎上腺皮質(zhì)激素分泌無明顯變化。提示：植物幼苗電磁波有助于紅細(xì)胞功能的發(fā)揮，促進(jìn)機(jī)體新陳代謝，增加青春活力，提高性功能，增強(qiáng)免疫力從而對人體發(fā)揮返老還青和醫(yī)療保健作用。

3.激光治療

激光是60年代初出現(xiàn)的一種新光源。已廣泛應(yīng)用于國防、農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生醫(yī)療和科學(xué)研究，也是治療腫瘤的一種新方法。用它既能切割組織，又能同時止血，能使腫瘤組織迅速氣化和霧化，從而使腫瘤在瞬間消失。激光對組織具有熱、壓、光和電磁場效應(yīng)的作用。

（1）、熱效應(yīng)：激光能使腫瘤組織在幾秒種的短時間內(nèi)，局部溫度高達(dá)200-1000攝氏度，使其變性、凝固壞死，繼而氣化消失。

（2）、壓力效應(yīng)：激光本身的光壓和由高熱導(dǎo)致的組織膨脹引起的二次沖擊波，加深了腫瘤組織破壞。

(3)、光效應(yīng)：激光被腫瘤組織吸收后，可增強(qiáng)熱效應(yīng)，使腫瘤組織被破壞。(4)、電磁場效應(yīng)：激光是一種電磁波。能產(chǎn)生電磁場，可使腫瘤組織離化、核分解而被破壞死亡，如有殘癌也可自行消退，這可能與免疫有關(guān)。激光制造成激光器、激光手術(shù)刀用于治療體表腫瘤，眼耳鼻咽喉腫瘤、神經(jīng)腫瘤等。4.EMF系統(tǒng)

EMF系統(tǒng)是由（株）日本MDM公司開發(fā)研究生產(chǎn)的新一代腦外科手術(shù)器械。根據(jù)其作用原理，我們俗稱之為“電磁刀”。EMF系統(tǒng)利用高頻電磁能對機(jī)體組織進(jìn)行汽化，切割和凝固。因該系統(tǒng)外周圍優(yōu)良組織的熱損傷小且不需要對極板，因此尤其使用于腦外等精密外科。對硬性及深部微小腦瘤的去除極為有效。EMF系統(tǒng)與常規(guī)的電刀相比，在原理和設(shè)計上都有很大區(qū)別。EMF系統(tǒng)用于汽化，切割和凝固的輸出功率很?。?9W以下），為一般電刀所不及。不需要對極板這一特點(diǎn)使單極手術(shù)刀用于腦外手術(shù)成為可能。沒有燒傷感電和破壞神經(jīng)系統(tǒng)的危險，安全性高，使用方便。與激光刀相比，不需要眼球保護(hù)鏡和其它保護(hù)附件，操作時對患者和醫(yī)生均無危害。手術(shù)時與患部直接接觸，醫(yī)生可以靈活掌握調(diào)節(jié)。與超聲波刀相比，EMF系統(tǒng)對于硬化深部微小腫瘤的汽化治療效果尤為顯著。HandPiece非常輕便且呈彎曲狀，使視野不受影響，并有利于長時間手術(shù)。刀頭部分可以任意彎曲，適用于各種手術(shù)需要。5.微波治療

微波是指波長在1毫米至1米范圍內(nèi)的非電離輻射高頻電磁波。70年代后期微波技術(shù)在醫(yī)療上得到應(yīng)用?？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，微波治療有3種：一是大劑量高熱治療腫瘤，能抑制腫瘤細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成，降低腫瘤細(xì)胞分裂速度，增強(qiáng)化療、放療效果；二是用于局部生物體組織的凝固治療，具有不炭化、不產(chǎn)生煙霧的特點(diǎn)；三是小劑量的溫?zé)嶂委?，可以解痙、止痛、消炎并促進(jìn)傷恢復(fù)等。6.電磁波消毒

利用電磁波的場效應(yīng)和熱效應(yīng)，在5－l0分鐘內(nèi)能迅速達(dá)到國家衛(wèi)生部規(guī)定的消毒要求，對成捆、成扎的紙幣、成疊的毛巾、醫(yī)療器械具有穿透力強(qiáng)，無殘留藥毒性的消毒特點(diǎn)，是當(dāng)今消毒領(lǐng)域的新突破。

（三）在軍事上的應(yīng)用

1.雷達(dá)

雷達(dá)是利用電磁波探測目標(biāo)的電子設(shè)備。發(fā)射電磁波對目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。

雷達(dá)所起的作用和眼睛和耳朵相似，當(dāng)然，它不再是大自然的杰作，同時，它的信息載體是無線電波。事實(shí)上，不論是可見光或是無線電波，在本質(zhì)上是同一種東西，都是電磁波，傳播的速度都是光速C, 差別在于它們各自占據(jù)的頻率和波長不同。其原理是雷達(dá)設(shè)備的發(fā)射機(jī)通過天線把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波；雷達(dá)天線接收此反射波，送至接收設(shè)備進(jìn)行處理，提取有關(guān)該物體的某些信息(目標(biāo)物體至雷達(dá)的距離，距離變化率或徑向速度、方位、高度等)。

測量距離實(shí)際是測量發(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時間差，因電磁波以光速傳播，據(jù)此就能換算成目標(biāo)的精確距離。測量目標(biāo)方位是利用天線的尖銳方位波束測量。測量仰角靠窄的仰角波束測量。根據(jù)仰角和距離就能計算出目標(biāo)高度。

測量速度是雷達(dá)根據(jù)自身和目標(biāo)之間有相對運(yùn)動產(chǎn)生的頻率多普勒效應(yīng)原理。雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波頻率與雷達(dá)發(fā)射頻率不同，兩者的差值稱為多普勒頻率。從多普勒頻率中可提取的主要信息之一是雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離變化率。當(dāng)目標(biāo)與干擾雜波同時存在于雷達(dá)的同一空間分辨單元內(nèi)時，雷達(dá)利用它們之間多普勒頻率的不同能從干擾雜波中檢測和跟蹤目標(biāo)。2.電磁炮

電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)的動能殺傷武器．與傳統(tǒng)的大炮將火藥燃?xì)鈮毫ψ饔糜趶椡璨煌?，電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場的作用力，其作用的時間要長得多，可大大提高彈丸的速度和射程．因而引起了世界各國軍事家們的關(guān)注．自80年代初期以來，電磁炮在未來武器的發(fā)展計劃中，已成為越來越重要的部分。3.電子對抗 電子對抗也稱“電子戰(zhàn)”或“電子斗爭”。敵對雙方利用電子技術(shù)進(jìn)行的作戰(zhàn)行動。目的是削弱、破壞敵方電子設(shè)備的使用效能，以保護(hù)己方電子設(shè)備效能得到

充分發(fā)揮。包括雷達(dá)對抗、無線電通信對抗、光電對抗等?；緝?nèi)容有電子對抗偵察、電子干擾和電子防御。電子對抗是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的重要作戰(zhàn)手段。

電子對抗就是敵對雙方為削弱、破壞對方電子設(shè)備的使用效能、保障己方電子設(shè)備發(fā)揮效能而采取的各種電子措施和行動，又稱電子戰(zhàn)。電子對抗分3個方面：電子對抗偵察、電子干擾和電子防御。電子對抗按電子設(shè)備的類型可分為雷達(dá)對抗、無線電通信對抗、導(dǎo)航對抗、制導(dǎo)對抗、光電對抗和水聲對抗等；按配置部位又可分為外層空間對抗、空中對抗、地面(包括海面)對抗和水下對抗。機(jī)載電子對抗系統(tǒng)是現(xiàn)代電子對抗的主要手段。隨著彈道導(dǎo)彈和衛(wèi)星的發(fā)展，外層空間是一個新的戰(zhàn)場，電子對抗在未來的現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中，將對戰(zhàn)略攻防起到重要作用。

電磁場與電磁波在實(shí)際中應(yīng)用廣泛，以上所寫只是實(shí)際應(yīng)用中的一小部分。電磁場與電磁波有著強(qiáng)大的生命力和蓬勃的朝氣，人們對它進(jìn)行不斷探索，創(chuàng)造出一個又一個具有強(qiáng)大功能的新工具。

++++++++ 2011.5.21

第四篇：電磁場與電磁波點(diǎn)電荷模擬實(shí)驗(yàn)報告

重慶大學(xué) 電磁場與電磁波課程實(shí)踐報告 題 目：

點(diǎn)電荷電場模擬實(shí)驗(yàn) 日 期：

2013 年 12 月 _J_ 日 N=28

《電磁場與電磁波》課程實(shí)踐 點(diǎn)電荷電場模擬實(shí)驗(yàn) 1.實(shí)驗(yàn)背景 電磁場與電磁波課程內(nèi)容理論性強(qiáng)，概念抽象，較難理解。在電磁場教學(xué)中，各種點(diǎn)電荷的電場線成平面分布，等勢面通常用等勢線來表示。

MATLAB 是一種 廣泛應(yīng)用于工程、科研等計算和數(shù)值分析領(lǐng)域的高級計算機(jī)語言，以矩陣作為數(shù) 據(jù)操作的基本單位，提供十分豐富的數(shù)值計算函數(shù)、符號計算功能和強(qiáng)大的繪圖 能力。為了更好地理解電場強(qiáng)度的概念，更直觀更形象地理解電力線和等勢線的 物理意義，本實(shí)驗(yàn)將應(yīng)用 MATLA 對點(diǎn)電荷的電場線和等勢線進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。

2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?應(yīng)用 MATLA 模擬點(diǎn)電荷的電場線和等勢線 3.實(shí)驗(yàn)原理 根據(jù)電磁場理論，若電荷在空間激發(fā)的電勢分布為 V ,則電場強(qiáng)度等于電勢 梯度的負(fù)值，即：

r E V 真空中若以無窮遠(yuǎn)為電勢零點(diǎn)，則在兩個點(diǎn)電荷的電場中，空間的電勢分布為：

q i q 2

V

y V 2

— 4 本實(shí)驗(yàn)中，為便于數(shù)值計算，電勢可取為 V 蟲 R 4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 應(yīng)用 MATLA 計算并繪出以下電場線和等勢線，其中 q i 位于(-1,0,0), q 2 位于(1,0,0), n 為個人在班級里的序號：

(1)電偶極子的電場線和等勢線(等量異號點(diǎn)電荷對 q 2 ：

q i = 1，q 2 為負(fù)電荷)； ⑵

兩個不等量異號電荷的電場線和等勢線(q 2 ：

q 1 = 1 + n/2，q 2 為負(fù)電荷)；(3)兩個等量同號電荷的電場線和等勢線； 0 R 1 4

0 R 2 R 2

⑷

兩個不等量同號電荷的電場線和等勢線(q 2 ：

q 1 = 1 + n/2)；(5)三個電荷，q 1、q 2 為⑴中的電偶極子，q 3 為位于(0,0,0)的單位正電荷。、n=28(1)電偶極子的電場線和等勢線(等量異號 點(diǎn)電荷對 q 2 :q 1 = 1，q 2 為負(fù)電荷)； 程序 1 ：

clear all q=1;xm=2.5;ym=2;x=linspace(-xm,xm);y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).A2+Y.A2);R2=sqrt((X-1).A2+Y.A2);U=1./R1-q./R2;u=-4:0.5:4;figure contour(X,Y,U,u, “--”);hold on plot(-1,0, “o” , “MarkerSize” ,12);plot(1,0, “o” , “MarkerSize” ,12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2);axis equal tight title(“ 卩 ？？？？？

Xo^ ? 卩 ？ 3???o ???>ntsize” ,12)

點(diǎn)偶極子的電場線和等勢線

(2)兩個不等量異號電荷的電場線和等勢線(q 2 ：

q i = 1 + n/2 , q 2 為負(fù)電荷)； 程序 2 : clear all q=15;xm=2.5;ym=2;x=li nspace(-xm,xm);y=li nspace(_ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).A 2+Y.A 2);R2=sqrt((X-1).A 2+Y.A 2);U=1./R1-q./R2;u=-4:0.5:4;figure con tour(X ,Y, U,u, “--”);hold on plot(-1,0, “o”，‘MarkerSize“ ,12);plot(1,0, ”o“ , ”MarkerSize“ ,12);[Ex,Ey]=gradie nt(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=rO*cos(th1)-1;y1=r0*si n(th1);streamli ne(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;

th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*si n(th2);streamli ne(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2);axis equal tight title(” 卩 ？？？？？

Xo^ ? 卩 ？ 3???o ???>ntsize“ ,12)點(diǎn)偶極子的電場線和等勢■線

-2.6-2-1.5-1-0.6 0 0.5 1 1.6 2

(3)兩個等量同號電荷的電場線和等勢線;程序 3 ：

clear all q=-1;xm=2.5;ym=2;x=li nspace(-xm,xm);y=li nspace(_ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).A 2+Y.A 2);R2=sqrt((X-1).A 2+Y.A 2);U=1./R1-q./R2;u=-4:0.5:4;figure con tour(X ,Y, U,u, ”--“);hold on plot(-1,0, ”o“，‘MarkerSize” ,12);

plot(1,0, “o” , “MarkerSize” ,12);[Ex,Ey]=gradie nt(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*si n(th1);streamli ne(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*si n(th2);streamli ne(X,Y,Ex,Ey,x2,y2);axis equal tight title(“ 卩 ？？？？？

Xo^ ? 卩 ？ 3???o ???ntsize” ,12)點(diǎn)偶極子的電場線和等勢線

-2-15 「 1 0 0.5 1 1.,5 2

(4)兩個不等量同號電荷的電場線和等勢線(q 2 ：

q 1 = 1 + n/2);程序 4 : clear all q=-15;xm=2.5;ym=2;x=li nspace(-xm,xm);y=li nspace(_ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).A2+Y.A2);R2=sqrt((X-1).A 2+Y.A 2);U=1./R1-q./R2;

u=-4:0.5:4;figure con tour(X ,Y, U,u, “--”);hold on plot(-1,O, “o”，‘MarkerSize“ ,12);plot(1,O, ”o“ , ”MarkerSize“ ,12);[Ex,Ey]=gradie nt(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*si n(th1);streamli ne(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*si n(th2);streamli ne(X,Y,Ex,Ey,x2,y2);axis equal tight title(” 卩 ？？？？？

Xo^ ? 卩 ？ 3???o ???ntsize“ ,12)點(diǎn)偶極子的電場線和等勢線

(5)三個電荷，q i、q 2 為(1)中的電偶極子，q 3 為位于(0,0,0)的單位正電荷 程序 5: clear all q=1;q3=-1;xm=2.5;ym=2;x=linspace(-xm,xm);

y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).A 2+Y.A 2);R2=sqrt((X-1).A 2+Y.A 2);R3=sqrt(X.A2+Y.A2);U=1./R1-q./R2-q3./R3;u=-4:0.5:4;figure contour(X,Y,U,u, ”--“);hold on plot(-1,0, ”o“ , ”MarkerSize“ ,12);plot(1,0, ”o“ , ”MarkerSize“ ,12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2);dth3=11;th3=(dth3:dth3:360-dth3)*pi/180;x3=r0*cos(th3);y3=r0*sin(th3);streamline(X,Y,Ex,Ey,x3,y3);axis equal tight title(” 卩 ？？？？？

Xo^ ? 卩 ？ 3???o ???>ntsize" ,12)

點(diǎn)偶極子的電場線和等勢線

-1.6-1 白 0 05 1 15 2

從實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)習(xí)到的東西: 1.靈活學(xué)習(xí)，大膽求證，當(dāng)不清楚 E1,E2 前面符號的正負(fù)時，隨便假設(shè)一 個，再根據(jù)電荷的正負(fù)關(guān)系，看得到的圖形是否正確，若不正確則再修 改符號 2.注意 q 的正負(fù)與兩電荷是否異號有關(guān)，異號與同號 q 的正負(fù)不同 3.學(xué)習(xí)初步使用 matlab 軟件，為以后的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ) 4.更加深入地了解電荷的電場線與等勢線

第五篇：電磁場與電磁波實(shí)驗(yàn)報告2

電磁場與電磁波實(shí)驗(yàn)報告

實(shí)驗(yàn)一電磁場參量的測量 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 1、在學(xué)習(xí)均勻平面電磁波特性的基礎(chǔ)上，觀察電磁波傳播特性互相垂直。2、熟悉并利用相干波原理，測定自由空間內(nèi)電磁波波長，并確定電磁波 的相位常數(shù)和波速 實(shí)驗(yàn)原理 兩束等幅、同頻率的均勻平面電磁波，在自由空間內(nèi)從相同（或相反）

方向傳播時，由于初始相位不同發(fā)生干涉現(xiàn)象，在傳播路徑上可形成駐波場 分布。本實(shí)驗(yàn)正是利用相干波原理，通過測定駐波場節(jié)點(diǎn)的分布，求得自由 空間內(nèi)電磁波波長 的值，再由 2，f 得到電磁波的主要參量：

和 等。

本實(shí)驗(yàn)采取了如下的實(shí)驗(yàn)裝置

設(shè)入射波為 E i E）

e j，當(dāng)入射波以入射角!向介質(zhì)板斜投射時，則在 分界面上產(chǎn)生反射波 E r 和折射波 E t。設(shè)介質(zhì)板的反射系數(shù)為 R R,由空氣進(jìn)入 介質(zhì)板的折射系數(shù)為 T o，由介質(zhì)板進(jìn)入空氣的折射系數(shù)為 T c，另外，可動板 P r2 和固定板 P r1 都是金屬板，其電場反射系數(shù)都為--1 1。在一次近似的條件下，接收喇叭處的相干波分別為 E M

RT o T c E oi e j 1，RT o T c E^e j 2

這里 1 2L ri L r3 L ri ； 2

2L 「 2 L“ 2L ML L r3 L 2

； 其中 L L 2 L L i|。

又因?yàn)闉槎ㄖ担琇 2 則隨可動板位移而變化。當(dāng) P r2 移動 L L 值，使 P r3 有零 指示輸出時，必有 E M 與 E r2 反相。故可采用改變 P r2 的位置，使尺 3 輸出最大 或零指示重復(fù)出現(xiàn)。從而測出電磁波的波長 和相位常數(shù)。下面用數(shù)學(xué)式 來表達(dá)測定波長的關(guān)系式。

在 P r3 處的相干波合成為 E r E M

E 「 2 e j 1

e j2

j 1 2 / 或?qū)懗?E r

2RT 0 T c E 0i

cos 2 e 2

（1 1--2 2）

式中 1 2L 為了測量準(zhǔn)確，一般采用 P 3 零指示法，即 cos 2

0 或（2n 1），n= 0,1,2…… 這里 n n 表示相干波合成駐波場的波節(jié)點(diǎn)（E r 0）數(shù)。同時，除 0 n=0 以外的 n n 值，又表示相干波合成駐波的半波長數(shù)。故把 0 n=0 時 E r 0 駐波節(jié)點(diǎn)為參 考節(jié)點(diǎn)的位置 L。又因 2 — L（1 1--3 3）故 2n 1 2 — L 或 4 L（2 n 1）

（1 1--4 4））

由（1 1--4 4）式可知，只要確定駐波節(jié)點(diǎn)位置及波節(jié)數(shù)，就可以確定波長的 值。當(dāng) 0 n=0 的節(jié)點(diǎn)處 L。

作為第一個波節(jié)點(diǎn)，對其他 N N 值則有：

n n =1, 4 L 4L 1 L 0 2 , ,對應(yīng)第二個波節(jié)點(diǎn)，或第一個半波長數(shù)。

n=1，4 L 4 L 2 L!2 , ,對應(yīng)第三個波節(jié)點(diǎn)，或第二個半波長數(shù)。

n=n , 4 L 4 L n L n i 2 , ,對應(yīng)第 1 n+1 個波節(jié)點(diǎn)，或第 n n 個半波長數(shù)。

把以上各式相加，取波長的平均值得 2 L n L。

n 代入得到電磁波的參量，等值。

三、實(shí)驗(yàn)步驟 (1)

整體機(jī)械調(diào)整：調(diào)整發(fā)射喇叭 P ro，接收喇叭 P r3，使其處于同種極化 狀態(tài)。

(2)安裝反射板，半透射板：注意反射板 用與 p r2 軸向成 0 90 度角，半透射 板軸向與n Pn 軸向成 5 45 度角，并注意反射板 P ri 與 F >2 的法向分別與 P r3 ,P r0 軸向重合。

(3)將所有調(diào)整到位部分用螺釘鎖緊，調(diào)整發(fā)射端的衰減器以控制信號電平，使 P r3表頭指示為 80。

(4)

旋轉(zhuǎn)游標(biāo)使可移動反射板 P P r2 的起始位置在最右側(cè)(或最左側(cè))，用旋 轉(zhuǎn)手柄移動 P r2 使所有節(jié)點(diǎn)位置處，P r3 表頭指示都為 0.此時說明整個 系統(tǒng)調(diào)整到位。

(5)測量：用旋轉(zhuǎn)手柄使反射板移動，從表頭上測出 1 n+1 個零點(diǎn)，同時從 讀數(shù)機(jī)構(gòu)上得到所有節(jié)點(diǎn)位置 L。

到 L n，并記錄。

(6)

連續(xù)測量 3 3 次，用公式(1 1--5 5)計算波長，并將 3 3 次波長求平均值，取 3 3 或 4 4 即可。

(7)用所測波長計算，值。

(1--5 5)

四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 試驗(yàn)次數(shù) n 1 2 3 4 微安表零指示(mm)11.342 26.458 43.039 58.692

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理，誤差分析 43.039 58.692 11.342 26.458

-----

15.983(mm)2 4 31.966mm ； f 9.3787GHZ c 理論上 31.987(mm)誤差= 31.987 31.966

100% 0.0657% 31.987 誤差分析：原因可能有：

⑴ 系統(tǒng)誤差。由某些固定不變的因素引起的。在相同條件下進(jìn)行多次測量，其誤差數(shù)值的大小和正負(fù)保持恒定，或誤差隨條件改變按一定規(guī)律變化。

⑵ 隨機(jī)誤差 由某些不易控制的因素造成的。在相同條件下作多次測量，其 誤差數(shù)值和符號是不確定的，即時大時小，時正時負(fù)，無固定大小和偏向。隨機(jī) 誤差服從統(tǒng)計規(guī)律，其誤差與測量次數(shù)有關(guān)。隨著測量次數(shù)的增加，平均值的隨 機(jī)誤差可以減小，但不會消除。

例如：微安表讀數(shù)存在一定的誤差；裝置擺放多靠目測，難以保證垂直、對準(zhǔn)、水平等條件嚴(yán)格滿足，如兩個喇叭口不水平； ⑶ 粗大誤差 與實(shí)際明顯不符的誤差，主要是由于實(shí)驗(yàn)人員粗心大意，如讀 數(shù)錯誤，記錄錯誤或操作失敗所致。這類誤差往往與正常值相差很大，應(yīng)在整理 數(shù)據(jù)時依據(jù)常用的準(zhǔn)則加以剔除。

減小誤差：

（1 1）選定合適的實(shí)驗(yàn)儀器。工欲善其事，必先利其器，需要仔細(xì)考慮。

（2 2）嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟、方法操作。

（3 3）熟練掌握各種測量器具的使用方法，準(zhǔn)確讀數(shù)。

（4 4）創(chuàng)新，直接改進(jìn)測量方法

六、思 考題 用相干波測電磁波波長時，如圖若介質(zhì)板放置位置轉(zhuǎn) 90 度，將出現(xiàn)什 么現(xiàn)象？這時能否測準(zhǔn) 答：原測量方法時 ？為什么？ Er1=--Rn TnO Tn Eie--i 1 Er2=--Rn TnO TnEie--i 2 轉(zhuǎn)后 Er1=--Rn Eie---1 Er2=--Rn TnO TnEie---i2 這將使得由 n TnO Tn 所產(chǎn)生的幅度 相位變化也計入兩相的和中，因此很可能無法產(chǎn)生明顯的駐波分布。因此不能準(zhǔn)確測量入值

七、心 得體會 本實(shí)驗(yàn)初步研究學(xué)習(xí)了電磁波基本參量的測量方法，從直觀上得到了電 磁波作為一種非機(jī)械波但仍具備波的基本特性的結(jié)論。

本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得較為順利，期間得到的結(jié)果也比較理想。我和我的搭檔 在進(jìn)行第一次實(shí)驗(yàn)就得到了理想的結(jié)果，誤差在十分微小，這主要是我們開 始調(diào)節(jié)裝置時就非常到位，就像老師在課上所說的“欲速則不達(dá)”的道理。

這次實(shí)驗(yàn)是第一次做電磁場與電磁波實(shí)驗(yàn)，在熟悉了電磁波參量的測量 手段和儀器的使用方法的基礎(chǔ)上，從很多方面學(xué)習(xí)和加深了對理論知識的理 解。

實(shí)驗(yàn)二 均勻無耗媒質(zhì)參量的測量 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1）

應(yīng)用相干波節(jié)點(diǎn)位移法，來研究均勻無損耗媒質(zhì)參量 r 的測試。

（2 2）

了解均勻無損耗媒質(zhì)中電磁波參量，與自由空間內(nèi)電磁波參量 0 , o ,c 的差別。

（3 3）

熟悉均勻無損耗媒質(zhì)分界面對電磁波的反射和折射的特性。

實(shí)驗(yàn)原理 媒質(zhì)參量一般應(yīng)包括介電常數(shù) 和磁導(dǎo)率 兩個量。它們由媒質(zhì)方程

D E 和 B H 來表征。要確定，總是要和 E E, H H 聯(lián)系在一起，對于 損耗媒質(zhì)來說，和 為復(fù)數(shù)，而且與頻率有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)僅對均勻無損耗電介 質(zhì)的介電常數(shù) 進(jìn)行討論（r 1），最終以測定相對介電常數(shù) r /。來了 解媒質(zhì)的特性和參量。

用相干波原理和測駐波節(jié)點(diǎn)的方法可以確定自由空間內(nèi)電磁波參量 0 , o ,C。對于具有 r（r 1）的均勻無耗媒質(zhì)，無法直接測得媒質(zhì)中的 ，值，不能得到媒質(zhì)參量值。但是我們利用類似相干波原理裝置如圖所 示

在 P r2 前，根據(jù)對 r 板放置前后引起駐波節(jié)點(diǎn)位置變化的方法，測得相對 變化值，進(jìn)而測得媒質(zhì) r 的值。首先固定 P ri，移動 P 2 使 P r3 出現(xiàn)零指示，此 時 P r2 的位置在 L 3 處，由于 r 板的引入使得 巳指示不再為零。

我們把喇叭輻射的電磁波近似地看作平面波。設(shè)接收喇叭處的平面波表 達(dá)式為 E r2 E or2 e j Z

由于 F >2 處存在厚為 的 r 媒質(zhì)板（非磁性材料的媒質(zhì) r 1）使 P r3 處的 曰，巴 2 之間具有相位差（因 「 板為無損耗，可認(rèn)為 E rl 與 E r2 幅度近似相等）。

這里相當(dāng)于板不存在時，相應(yīng)距離所引起的相位滯后，因此得到時媒質(zhì)板內(nèi)

總的相位滯后值為 “ 0 2.1(2 2--1 1)為了再次使實(shí)現(xiàn)相干波零指示接收，必須把連同板向前推進(jìn)，造成一個相位 增量，其值是(2--2 2)從而補(bǔ)償了板的相位滯后，使整理上述式子得 2 r 1 1

—

(2 2--3 3)(2 2--4 4)(2--5 5)(2--6 6)根據(jù)測得的值，還可以確定該媒質(zhì)與空氣分界面上的反射系數(shù)和折射系數(shù) T T。當(dāng)平面波垂直投射到空氣與媒質(zhì)分界面時，利用邊界條件得 R R，R o(2--7 7)(2--8 8)當(dāng)平面電磁波由媒質(zhì)向自由空間垂直投射時，相應(yīng)的反射系數(shù)和折射系數(shù)為(2--9 9)0 0 r 1 r 1 R o(2--10)由表達(dá)式可看出，當(dāng)測出的值時，也可確定相應(yīng)材料的的值。

三、實(shí)驗(yàn)步驟 (1)整體機(jī)械調(diào)整，并測出 r 板的平均厚度(2)根據(jù)圖安裝反射板、透射板，固定 Pn 移動 P r2、使 P r3 表頭指示為零, 記下 P r3處 L L 的位置。

(3)

將具有厚度為待測 r 介質(zhì)板放在 P P 2，必須緊貼 r，同時注意在放 進(jìn)板 r 之后，P 2仍處于波節(jié)點(diǎn) L L 的位置。此時指示 P r3 不再為零。

(4)

將 P P r2 和 r 共同移動，使 P P r2 由 L L 移到 L”處時 巳再次零指示，得到 L L L “。

(5)

計算 r、、，V V、R R、T 的值。

四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 板的厚度(cm)0.6.00 0.578 0.578 0.588平均值(cm)0.586

L0 L1 L2 L（無 r）

（cm）

26.458 43.039 58.692 L（有 r）（cm）

22.988 38.515 54.532 L |L” L（CM）

3.470 4.524 4.160 L平均值(cm)4.051 r 1 / 2

2.535 3.140 2.924 r平均值(rad/m)2.866

五、數(shù)據(jù)處理、誤差分析 (1)由上次試驗(yàn) o

31.966mm , 0

0.1966 Xr(mm)20.077 18.039 18.694 的平均值（mm）

18.937 r o 寸 r(rad/m)313.020 348.376 336.180 r 的平均值（rad/m）

332.525 冷(m/s)1.884 10 8

1.693 10 8

1.754 10 8

V 的平均值（m/s）

1.777 10 8

R1少廠-0.228-0.279-0.262 R 的平均值-0.256 T久 0.772 0.721 0.738 T 的平均值 0.744

（2 2）誤差分析：實(shí)驗(yàn)存在一定的誤差，原因分析：

1.實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)臺一起擺放可能達(dá)不到嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求； 2.游標(biāo)卡尺讀數(shù)存在誤差； 3.儀器精度沒有達(dá)到要求； 介質(zhì)的相對介電常數(shù)的測量誤差：

1.介質(zhì)板的厚度不均，導(dǎo)致測出了 d d 有誤差。造成實(shí)驗(yàn)的誤差。

2.電表的靈敏度造成實(shí)驗(yàn)誤差。

3.兩個喇叭口不水平4.讀數(shù)時存在讀數(shù)誤差 六、思考題 本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用 卩 r=1,測試均勻無損耗媒質(zhì)值?？煞駵y卩 r r 工 1 1 的磁介質(zhì)？試說明 原因。

答：本實(shí)驗(yàn)的方法不可以。因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)的所有推導(dǎo)公式均假設(shè)卩 r r= 1 1,才能滿足 非磁性介質(zhì)材料，因此不可。若卩 「 工 1 1,會影響電磁場的原有分布，則需要確

定卩 r r =y / /卩 0 0,方法更為復(fù)雜，無法測得正確的結(jié)果 七、心得體會 本次實(shí)驗(yàn)我學(xué)習(xí)研究了測量均勻無損耗媒質(zhì)參量的基本方法，更進(jìn)一步 鞏固了理論課學(xué)習(xí)的知識。并且學(xué)到了利用間接法測量均勻無損耗媒質(zhì)參量 的方法，加深了對此的認(rèn)識和理解，熟悉了均勻無損耗媒質(zhì)分界面對電磁波 的反射和折射的特性。

由于這次實(shí)驗(yàn)是建立在前一次的基礎(chǔ)上，而第一次實(shí)驗(yàn)誤差比較小，為 這次實(shí)驗(yàn)打下了很好的基礎(chǔ)，熟悉了游標(biāo)卡尺的使用，總體來說依然比較簡 單，唯一需要注意的地方就是測量厚度的時候，把介質(zhì)板夾在裝置上的時候, 要注意四周夾緊，不要出現(xiàn)縫隙，否則會出現(xiàn)較大的誤差。

實(shí)驗(yàn)三 電磁波反射、折射的研究 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)研究電磁波在良好導(dǎo)體表面的反射。

(2)研究電磁波在良好介質(zhì)表面的反射和折射。

(3)研究電磁波發(fā)生全反射和全折射的條件。

實(shí)驗(yàn)原理 1、電磁波斜入射到兩種不同媒質(zhì)分界面上的反射和折射 均勻平面波斜入射到兩種不同媒質(zhì)的分界面上發(fā)生反射和折射，以平行 極化波為例：

：

⑴ 反射定律 ：匸=匕.(3 3--1 1)2、平行極化波入射到兩種媒質(zhì)分界面上發(fā)生全折射(無反射)的條件⑵折射定律 :曲 Z 廠亠卞 心③(3--2 2)

平行極化波在兩種媒質(zhì)分界面上的反射系數(shù)!--1“ j ■ ■ J r.t ■ 一分別為:

平行極化波斜入射時發(fā)生全反射，即、=0 ,由上式應(yīng)有

可 以 解 出 全 折 射 時(3--6 6)二稱為布儒斯特角，它表示在 TH —

|--■全折射時的入射角平行極化波斜入射到厚度為 d d 的介質(zhì)板上，如下圖所示：

當(dāng)— ? 時，入射波在第一個界面上發(fā)生全折射，折射波入射在第二個 界面上，仍然滿足條件發(fā)生全折射，在介質(zhì)板后面就可以接收到全部的 入射信號。1、垂直極化波不可能產(chǎn)生全折射（無反射）

垂直極化波入射到兩種媒質(zhì)的分界面上，反射系數(shù) I I--..和!”分別為：

(3--7 7)(3--8 8)對于一般媒質(zhì)-：，^

陰，可以證明，垂直極化波無論是從光疏媒 質(zhì)射入光密媒質(zhì)，(3--3 3)(3--4 4)(3--5 5)

射波電場..1--L L

?。然后把玻璃板放在轉(zhuǎn)臺上，使

還是從光密媒質(zhì)射入光疏媒質(zhì)，總有：

cos 9 豐

所以不可能發(fā)生全折射。

沿任意方向極化的平面電磁波，以化一 入射到兩種媒質(zhì)的分界面上時 反射波中只有垂直極化波分量，利用這種方法可以產(chǎn)生垂直極化波。4、電磁波入射到良導(dǎo)體表面的反射 對于良導(dǎo)體，所以匠 f f ：

< 〔丁 ■-

所以：在良導(dǎo)體表面上斜投射的電磁波，其反射場等于入射場，反射角 等于入射角。

三、實(shí)驗(yàn)步驟 (1)調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置：首先使兩個喇叭天線互相對正，他們的軸線應(yīng)在一條 直線上。具體方法如下：旋轉(zhuǎn)工作平臺使丁刻線與固定臂上的指針對 正，再轉(zhuǎn)動活動臂使活動臂上的指針對正工作平臺上的-匯：刻線，然 后鎖定活動臂。打開固態(tài)信號源上的開關(guān)，連接在接收喇叭天線上的 微安表將有指示，分別調(diào)整發(fā)射喇叭天線和接收喇叭天線的方向，使 微安表的指示最大，這時發(fā)射天線與接收天線互相對正。

(2)測試電磁波入射到良導(dǎo)體表面的反射特性 首先不加反射板，使發(fā)射天線與接收天線互相對正，調(diào)整固態(tài)信號源，測出入射波電場(可使微安表指示 0 80 亠〔)。然后把良導(dǎo)體反射板放在 轉(zhuǎn)臺上，使導(dǎo)體板平面對準(zhǔn)轉(zhuǎn)臺上的 T °刻線，這時轉(zhuǎn)臺上的丁刻線 與導(dǎo)體板的法線方向一致。改變?nèi)肷浣翘眨瑴y在反射角寫=廣；時的反 射波場強(qiáng)二…(仍用微安表指示的電流表示)，最后可把接收天線轉(zhuǎn)到 導(dǎo)體板后(.：?「刻線處)，觀察有無折射波。

(3)平行極化波斜入射到介質(zhì)板上的全折射實(shí)驗(yàn)

把發(fā)射天線和接收天線都轉(zhuǎn)到平行極化波工作狀態(tài)。首先，測量入 玻璃板平面對準(zhǔn)轉(zhuǎn)臺上的 0 90 度刻線。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺改變?nèi)肷浣牵埂凹?-同時得到斜投射時，反射波場強(qiáng)為零的入射角，這時 &.-，把測量數(shù) 據(jù)填入表中。

把發(fā)射天線和接收天線都轉(zhuǎn)到垂直極化波工作狀態(tài)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，觀察有無全折射現(xiàn)象。

把發(fā)射天線喇叭轉(zhuǎn)到任意方向，使入射角 厲一曾，在反射波方向分 別測量水平極化波和垂直極化波，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，把測量的數(shù)據(jù)填入表 中。

四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) （1）

電磁波入射到良導(dǎo)體表面的反射特性數(shù)據(jù) 入射場 E E ai

80|iA 入射角禹 30? 40° 50^ 60° 反射角 Oi”

40* 50& &

60& &

反射場 E E □/ 80 79 90 94

（2）

A、平行極化波的全折射現(xiàn)象 全折射現(xiàn)象 3 P

入射場 E 01

反射場 En/ 折射場民 a 測量值 計算值 80 0 94 65° 63.4 th

B、發(fā)射天線喇叭在任意方向（如 二亠）

位置 入射場 E C1

入射場% 1 反射場岳廠 反射場焉』

（水平）

（垂直）

冰平）

（垂直）

順時針旋轉(zhuǎn) 45th

0 28

由垂直極化波的反射系數(shù) 1 使分母為 0 0，則:

五、數(shù)據(jù)處理、誤差分析 由數(shù)據(jù)（1 1）可以看出：良導(dǎo)體表面上投射的電磁波滿足反射定律 _ : 在一定范圍內(nèi)，反射場基本上等于入射場。

由（2 2）中 A A、發(fā)射天線和接收天線都在平行極化波工作狀態(tài) 可以看出：平行極化波以..入射到兩種媒質(zhì)分界面上，會發(fā) 生全折射，無反射場。

B B、發(fā)射天線喇叭在任意方向（如■ “）

可以看出：沿任意方向極化的平面電磁波入射到兩種媒質(zhì)的分界 面上時，反射波只有垂直極化波分量，無水平極化波分量，利用 這種方法可以產(chǎn)生垂直極化波。

誤差分析：

1?發(fā)射喇叭和接收喇叭無法嚴(yán)格控制一條軸線上，存在一定的角度偏移。

2.讀數(shù)的誤差：如微安表和分度盤讀數(shù)。

3.周圍環(huán)境因素會影響到本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度，如微小的震動以及光線的干擾都 會引起實(shí)驗(yàn)的誤差，影響精度。

六、思考題 在介質(zhì)板表面，斜投射垂直極化波時能否發(fā)生全折射（即無反射），為什么? :不能發(fā)生全折射。

COS R R l 2 i「 Sin

R N

COS ? iin nir cos — sin ■1

所以只有當(dāng)& 2 2 時才成立，所以不可以 綜上：垂直極化波不能發(fā)生全折射。

七、心得體會 本次實(shí)驗(yàn)我研究了電磁波在良好導(dǎo)體表面的反射，掌握了電磁波發(fā)生全 反射和全折射的條件，進(jìn)一步的鞏固了理論知識的記憶和理解。本次實(shí)驗(yàn)進(jìn) 一步的鞏固了實(shí)驗(yàn)儀器的操作方法。

總體來說，作為第一次有機(jī)會做電磁場與電磁波的實(shí)驗(yàn)的我們來說我們 很幸運(yùn)，意味著我們可以更好結(jié)合實(shí)際學(xué)習(xí)理論知識，學(xué)的更輕松，更快，接受的也更快。雖然只有一個下午，大家都很珍惜這次機(jī)會。我也不例外。

去實(shí)驗(yàn)室看到實(shí)驗(yàn)儀器，和想象的有點(diǎn)不一樣。構(gòu)造比較簡單。實(shí)驗(yàn)也比較 簡單。在老師講解過后就開始了這次的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)原理清晰，實(shí)驗(yàn)步驟明確, 實(shí)驗(yàn)中沒有出現(xiàn)大問題。很快就得到了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。之后就是數(shù)據(jù)分析了，過 程很簡單，結(jié)果也很明顯。電磁場與電磁波是通信專業(yè)的重點(diǎn)課程之一，本 次試驗(yàn)設(shè)計的儀器精度系數(shù)比較高，而且儀器之間電磁波干擾不可避免，所 以造成此次試驗(yàn)誤差偏大，但通過這次實(shí)驗(yàn)我們通過實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證了一 系列公式定理，將書本上偏理論的東西。