电磁场实验3指导书

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《电磁场实验指导书》word版

电磁场实验指导书北京信息科技大学目录实验一球形载流线圈的场分布与自感 (1)实验二磁悬浮 (7)实验三静电除尘 (10)前言结合电磁场课程教学的电磁场实验课是完善教学效果，增进学生对电磁场现象和过程的感性认识，拓展有关电磁场工程应用知识面的重要环节。

随着教学改革不断深化的进程, 电磁场教学实验在承接大学物理电磁学实验基础上的改进与提高势在必行。

根据高等学校电磁场课程教学的基本要求，以电磁场系列实验课开设的需求为依据，我电磁场课程组设计、编写了电磁场实验教学的新内容，并在浙江大学求是公司的共同规划下，由该公司制作完成了第一阶段的三个实验的基本装置和设备，以应当前我国电磁场实验教学的实际需要。

实验一：球形载流线圈的场分布与自感一、实验目的1. 研究球形载流线圈（磁通球）的典型磁场分布及其自感参数；2. 掌握工程上测量磁场的两种基本方法──感应电势法和霍耳效应法；3. 在理论分析与实验研究相结合的基础上，力求深化对磁场边值问题、自感参数和磁场测量方法等知识点的理解，熟悉霍耳效应高斯计的应用。

二、实验原理（1）球形载流线圈（磁通球）的磁场分析如图11所示，当在z 向具有均匀的匝数密度分布的球形线圈中通以正弦电流i 时，可等效看作为流经球表面层的面电流密度K 的分布。

显然，其等效原则在于载流安匝不变，即如设沿球表面的线匝密度分布为W ′，则在与元长度d z 对应的球面弧元d R 上，应有图1-1球形载流线圈（磁通球） i 图1-2 呈轴对称性的计算场域()d d N W R θi=z i 2R ⎛⎫'⎪⎝⎭因在球面上，θcos R z =，所以 ()d d cos sin d z R R θθθ==代入上式，可知对应于球面上线匝密度分布W ′，应有2sin d sin d 2N R R N W R Rθθθθ⋅'== 即沿球表面，该载流线圈的线匝密度分布W ′正比于θsin ，呈正弦分布。

电磁场与电磁波教学实验指导书.docx

电磁场与电磁波教学实验指导书“电磁场与电磁波”是理工科院校电子信息类专业一门重要的专业基础课。

由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都很重要，而且系统性、理论性很强，因此在学习木课程时，开设必要的实验课，使抽象的概念和理论能形象化、具体化，对学生加深理解和深刻地掌握基木理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力都是十分有益的。

做好本课程的实验，是学好本课程的必要的教学辅助环节。

同学们在做每个实验之前，一定要仔细阅读教材和实验指导书。

了解和熟悉实验设备、弄懂实验原理和实验目的、明确实验方法和实验步骤、并牢记和关注意事项，以使各实验得以安全、顺利地完成。

实验过程中耍按实验步骤耍求进行操作，认真观察实验现象，详细、规范地记录实验数据。

实验完成后，要认真分析实验结果，详细地写出实验报告。

实验仪器JMX-JY-002电磁波综合实验仪一、概述电磁波综合实验仪，提供了一种融验证与设计为一体的电磁波实验的新方法和装置。

它能使学生通过应用木发明方法和装置进行电磁场与电磁波实验，透彻地了解法拉第屯磁感应定律、屯偶极子、天线基木结构及其特性等重要知识点，使学生直观形象地认识时谐电磁场，深刻理解电磁感应的原理和作用，深刻理解电偶极子和电磁波辐射原理，掌握电磁场和电磁波测量技术的原理和方法，帮助学生建立电磁波的形象化思维方式，加深和加强学生对电磁波产生、发射、传输和接收过程及和关特性的认识，培养学牛对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。

UMX-JY-002电磁波综合实验仪》在001型基础上，添加了对天线不同极化角度的测量，学生通过测量，可绘制不同极化天线的方向图，使得学生对电磁波的感受更加深刻。

二、特点1、理论与实践结合性强2、直接面向《屯磁场与波》的课程建设与改革需耍，紧密配合教学大纲，使课堂环节与实验坏节紧密结合。

3、针对重要知识点“电磁场与电磁波”课堂教学环节长期存在难于直观表达的困难，形象地体验抽象的知识。

电磁场与电磁波实验指导书(参考)

电磁场与电磁波实验指导书目录实验一电磁波感应器的设计与制作实验二电磁波传播特性实验实验三电磁波的极化实验实验四天线方向图测量实验实验一电磁波感应器的设计与制作一、预习要求1、什么是法拉第电磁感应定律？2、什么是电偶极子？3、了解线天线基本结构及其特性。

二、实验目的1、认识时变电磁场，理解电磁感应的原理和作用。

2、通过电磁感应装置的设计，初步了解天线的特性及基本结构。

3、理解电磁波辐射原理。

三、实验原理随时间变化的电场要在空间产生磁场，同样，随时间变化的磁场也要在空间产生电场。

电场和磁场构成了统一的电磁场的两个不可分割的部分。

能够辐射电磁波的装置称为天线，用功率信号发生器作为发射源，通过发射天线产生电磁波。

图1 电磁感应装置如果将另一付天线置于电磁波中，就能在天线体上感生高频电流，我们可以称之为接收天线，接收天线离发射天线越近，电磁波功率越强，感应电动势越大。

如果用小功率的白炽灯泡接入天线馈电点，能量足够时就可使白炽灯发光。

接收天线和白炽灯构成一个完整的电磁感应装置，如图1所示。

电偶极子是一种基本的辐射单元，它是一段长度远小于波长的直线电流元，线上的电流均匀同相，一个作时谐振荡的电流元可以辐射电磁波，故又称为元天线，元天线是最基本的天线。

电磁感应装置的接收天线可采用多种天线形式，相对而言性能优良，但又容易制作，成本低廉的有半波天线、环形天线、螺旋天线等，如图2所示。

图2 接收天线本实验重点介绍其中的一种─—半波天线。

半波天线又称半波振子，是对称天线的一种最简单的模式。

对称天线（或称对称振子）可以看成是由一段末端开路的双线传输线形成的。

这种天线是最通用的天线型式之一，又称为偶极子天线。

而半波天线是对称天线中应用最为广泛的一种天线，它具有结构简单和馈电方便等优点。

半波振子因其一臂长度为/4λ，全长为半波长而得名。

其辐射场可由两根单线驻波天线的辐射场相加得到，于是可得半波振子（/L λ=4）的远区场强有以下关系式：()cos(cos )sin I I E f r rθπθθ==60602 式中，()f θ为方向性函数，对称振子归一化方向性函数为：()()maxcos(cos )sin f F f θθπθθ==2 其中max f 是()f θ的最大值。

电磁场与电磁波试验指导书Word版

《电磁场与电磁波》实验指导书中国农业大学信息与电气工程学院2010年 12月“电磁场与电磁波”是工科电子类专业一门重要的专业基础课。

由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都非常重要，而且系统性、理论性很强，为此在学习本课程时，开设必要的实验，使抽象的概念和理论形象化、具体化，增强学生学习本门课程的兴趣，对学生加深理解和深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题、设计实验方案的能力等方面，具有极大的好处。

做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学辅助环节。

在做每个实验前，请务必阅读实验指导书和教材，弄懂实验原理，认真完成实验预习报告；做完实验后，请务必写出详细的实验报告，包括实验方法、实验过程和结果、心得和体会等。

传播优秀Word版文档，希望对您有帮助，可双击去除！目录实验一静电场仿真实验二恒定电场的仿真实验三恒定磁场的仿真实验四电磁波反射与折射实验一静电场仿真1．实验目的建立静电场中电场及电位空间分布的直观概念。

2．实验仪器计算机一台3．基本原理当电荷的电荷量及其位置均不随时间变化时，电场也就不随时间变化，这种电场称为静电场。

点电荷q 在无限大真空中产生的电场强度E 的数学表达式为204q E r rπε=（r 是单位向量）（1-1）真空中点电荷产生的电位为04q rϕπε=（1-2）其中，电场强度是矢量，电位是标量，所以，无数点电荷产生的电场强度和电位是不一样的，电场强度为1221014nin i i i q E E E E r r πε==+++=∑ （i r 是单位向量）（1-3）电位为121014nin i i q r ϕϕϕϕπε==+++=∑ （1-4）本章模拟的就是基本的电位图形。

4．实验内容及步骤（1）点电荷静电场仿真题目：真空中有一个点电荷-q ，求其电场分布图。

分析：真空中负点电荷的电位是：04q rϕπε=-场强是：204q E r rπε=-假设其在坐标原点，则半径为r ，用x ，y 的坐标求出r 进而求出x ，y 与电位ϕ之间的关系，则可以做出图形。

电磁波实验指导书

《电磁场与波》实验指导书实验一电磁波的反射与折射（验证实验2学时）1实验目的1.1研究电磁波在良导体表而上的反射立律。

1.2研究电磁波在理想介质表而的反射和折射。

1. 3研究电磁波产生全反射和无反射的条件。

2实验原理2・1当均匀平面电磁波入射到两种不同媒质分界而上斜入射时，一般要产生反射和折射。

在分界而上，入射波与反射波、折射波之间服从以下规律：&严％ ..................... 1・1图1-1电磁波的反射与折射其中八、'分别为入射角、反射角和折射角。

且令卢二，产：，応、k、厶分别为入射波、反射波、折射波的波矢量，其大小分别为加叹弘、 g.2・2以上规律只反映了反射波、折射波与入射波之间的方向关系.而电场强度之间的大小和相位关系，可用反射系数和折射系数来表示。

对平行极化波来说，在两种媒质分界而上的反射系数和透（折）射系数几如下：R J严e厂”严仏]再"〃|COS& + 7COS027；严讥网，............................... X.47、“2分别为第一媒质和第二媒质的特性阻抗。

现在我们来讨论最常见的两种情况：2・2.1当波斜入射到良导体表而上时.由于而良导体的b—故% 0，所以/?|] = 1, 7^| = 0 o这说明电磁波将发生全反射。

2. 2. 2平行极化电磁波斜入射到两种理想电介质分界面上产生无反射即全折射的条件是/?H=0o因为一般媒质卢卢，故可得到平行极化波以F 二型PS力I 81入射的，将满足站+ $2R n=0的条件。

该结论对电磁波从波疏媒质向波密媒质（t< ：）投射，或者从波密媒质向波疏媒质（x> J投射都能满足。

图I. 2半冇拔化波在介強鹹上的全折射71理论分析证明，此时折射角与布儒斯特角口之间关系为：产F—2如图1・2示，只要F ”则在介质板的另一侧就可直接收到全部信号。

2・3由于一般媒质均有x= - o,故对垂直极化不存在无反射现象现象。

电磁场与电磁波实验指导书(新)

电磁场与电磁波实验指导书山东理工大学电气与电子工程学院电磁场与电磁波实验室电磁场与电磁波实验守则１、学生必须按时到指定实验室做实验，不迟到、不早退，不喧哗，不乱扔杂物；爱护公物，严禁在实验桌面上乱刻、乱画。

保持实验室良好的实验环境。

２、实验前学生必须对所做的实验进行充分预习，并写出预习报告。

实验前应认真了解所用仪器、设备、仪表的使用方法与注意事项。

在启动设备之前，需经指导教师检查认可。

３、实验时，要严肃认真，正确操作，仔细观察，真实记录实验数据的结果。

实验中严禁违章操作，遇到仪器设备故障要及时报告，不得自行拆卸。

不得做与实验无关的事情，不得动与实验无关的设备，不得进入与实验无关的场所。

４、实验中，如发现仪器设备损坏或丢失，应及时报告，查明原因。

凡属违反操作规程导致设备损坏或自行丢失仪表工具的，要追究责任，照章赔偿。

5、若发生事故，不要惊慌，必须立即切断电源，要保持现场并报告老师，以便查明情况，酌情处理。

6、实验完毕后，要按要求整理好试验设备、器材和工具等，关断电源。

经指导教师检查数据并签字后，方可离开实验室。

７、学生需做开放性实验时，应事先与有关实验室（中心）联系，报告自己的实验目的、内容。

实验结束后应整理好实验现场。

８、学生必须认真做好实验报告，在规定时间内交给指导教师批阅。

目录实验一电磁波感应器的设计与制作实验二电磁波传播特性实验实验三电磁波的极化实验实验四天线方向图测量实验实验一电磁波感应器的设计与制作一、预习要求1、什么是法拉第电磁感应定律？2、什么是电偶极子？3、了解线天线基本结构及其特性。

二、实验目的1、认识时变电磁场，理解电磁感应的原理和作用。

2、通过电磁感应装置的设计，初步了解天线的特性及基本结构。

3、理解电磁波辐射原理。

三、实验原理随时间变化的电场要在空间产生磁场，同样，随时间变化的磁场也要在空间产生电场。

电场和磁场构成了统一的电磁场的两个不可分割的部分。

能够辐射电磁波的装置称为天线，用功率信号发生器作为发射源，通过发射天线产生电磁波。

电磁学实验教学指导书

电磁学实验目的电磁学实验主要目的是：使学生在物理实验的基本知识、基本方法、基本技能等方面受到较系统训练的同时，加深对电磁学基本概念的理解和掌握，学会使用基本电磁学测量仪器，掌握基本电磁学量的测量方法、电路分析及实验误差分析方法。

培养良好的科学素质、初步的实验能力及创新精神，同时又为后续的实验课程以及走向社会的工作打下基础。

通过《电磁学实验》，学生应达到以下基本要求：1、学习掌握电磁学中基本物理量的测量方法；2、掌握常用电磁学仪器的原理、性能和使用方法；3、学会分析电磁学实验中的基本电路，具备初步的分析、排除电路故障的能力，能熟练的连结实验电路；4、学习进行电磁学实验的误差分析和不确定度评定的基本方法，提高数据处理的能力；5、养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，实事求是的科学态度。

提高初步的实验能力，操作技能。

电磁学实验教学要求实验教学主要包括实验前预习、实验操作、实验总结（写实验报告）三个教学环节。

一预习学生在实验前须认真阅读实验教材，明确实验目的要求、实验原理，要测量的物理量及实验方法、步骤等。

预习实验中涉及的仪器、仪表、元件等，弄清主要仪器的构造、原理、操作方法特别是注意事项，根据实验内容及步骤列好数据记录表格，最后写出简明扼要的预习报告，进实验室前不交预习报告的学生教师有权制止其进行操作。

二电磁学实验操作规程在电学测量实验中，很重要的一项工作就是正确而迅速地连接线路，特别是遇到比较复杂的线路时，必须掌握一定的连接方法，才不致造成混乱，同时可以节省时间，容易检查故障和避免仪器的损坏，减少测量误差等。

1、根据使用方便、安全和缩短线路的原则，将仪器按线路图先排好，一般将常用的开关放在最方便的地方，安培表、伏特表放在近前正对自己。

2、将有电源的回路作为基本回路，连线时从电源正极出发，最后回到电源负极。

以基本回路为基础进行扩展，再将其它回路一一连上。

3、使用仪表要注意正负极，正极接到电源正极或电势较高的一端，负极接到电源负极或电势较低的一端。

电磁场实验指导书

实验一：驻波比的测量一、实验原理驻波产生的原因是由于负载阻抗与波导特性阻抗不匹配。

因此，通过对驻波比的测量，就能检查系统的匹配情况，进而明确负载的性质。

在测量时，通常测量电压驻波系数，即波导中电场最大值和最小值之比。

对于平方检波，有：错误！未找到引用源。

二、实验器件微波信号源、隔离器、波长表、可变衰减器、波导测量、被测件（电容膜片、电感膜片）、匹配负载、选频放大器1、微波信号源：可产生微波振荡，频率范围可以微调，信号源工作在方波状态。

在微波信号源上我们可以读出频率、电压、电流的数值。

信号源上的频率旋钮用来调整我们所需要的频率值（8.6GHz—9.6GHz）；点频和扫频按键用以选择点频状态或扫频状态，当工作在扫频状态时可以用扫频宽度旋钮来调节扫频的宽度；功率旋钮用来调节功率；信号源的右边有五个按键：等幅、方波、外调制+、外调制-和教学按键，本次实验用的是方波状态；下面有两个输出和一个输入，即RF输出，电压输出和外调制输入。

2、隔离器：抑制干扰。

3、波长表：读取信号发生器上的频率读数，根据频率-测微器刻度对照表来调节波长表的刻度。

4、可变衰减器：相当于可调电位器，旋动有刻度标示的旋钮，可以改变吸收片插入波导的深度，进而达到改变衰减量的问题。

5、波导测量：连接选频放大器，主要部件是测量线，通过旋动测量线上的旋钮，可以在选频放大器上读出相邻波腹和波节点的最大值和最小值。

6、被测件：包括断路器和开路器。

7、选频放大器a仪器面板的配置和功能如下：输入电压细调：此旋钮用于调整输入信号衰减量，左旋到底，衰减最大；右旋到底，衰减最小。

衰减量调节范围约为1—10倍。

输入电压步进开关: 用于衰减输入电压信号。

分为四档，即x1，x10，x100和x1000。

在x1档时灵敏度最高，对输入信号无衰减；x10, x100 和x1000档时，衰减量分别为10，100和1000倍。

频率选择开关：分为四档：1：宽带（400Hz—10KHz）2：1KHz （500Hz—1100Hz）3：2KHz （900Hz—2.2 KHz）4：5KHz （1.8KHz—5.2 KHz）开关在２，３，４档时为窄带，在１档时为宽带。

电磁场与电磁波实验指导书

《电磁场与电磁波》实验指导说明书一*同轴测量线西华师范大学计算机学院目录第一部分产品说明 (3)一、系统简介 (2)二、系统特点 (2)三、系统组成 (2)四、性能指标 (3)五、系统主要部件参数 (3)第二部分实验内容 (6)实验一电磁波的频率和功率测试 (6)实验二电磁波感应器的设计与制作 (9)实验三位移电流的测试及计算 (12)实验四天线方向图的测试--功率测试法 (15)实验五电磁波波节、波幅及波长的测试 (20)实验六电磁波的极化实验 (24)实验七电磁波的PIN调制特性 (27)实验八天线方向图的测试一电压测试法 (30)实验九同轴测量线的驻波测试 (34)实验十反射系数及驻波相位的测试 (37)第三部分射频连接器示意图 (40)第一部分产品说明一、系统简介电磁场电磁波及天线技术是通信工程、电子工程、电磁场与电磁波、微波技术、天线技术类专业必不可少的一门实验课程，本系统包含功率测试、频率测试、方波信号产生，电磁波产生器、功率放大器、选频放大器等，具有电磁波极化特性测试，天线方向图测试、静电场中位移电流测试等多种功能，加深学生对电磁波产生（调制卜发射、传输和接收（检波）过程及终端设备相关特性的认识，培养学生对电磁场电磁波及天线的理解、应用创新能力。

二、系统特点1实验系统面向《电磁场与电磁波》的课程建设，紧密配合教学大纲，通过直观生动的实验现象及操作，完成对电磁场与电磁波相关特性的测试。

2、系统内置1kHz方波可调信号源、选频放大器，在完成对电磁波PIN调制功能的同时，可用于对天线方向图的测试，而无需选配其他实验装置。

3、本装置电磁波发射可选大功率或小功率2路输出，方便做不同实验时的自由切换，输出端口均为标准的N型接头。

4、采用数字显示方式，在提高准确性的基础上，更能方便感应器在任何位置归零，直接读取数值。

5、实验系统自带频率计及功率计，用于对发射电磁波频率、功率的测试及校准。

6、完成电磁波的极化特性测试、场电流的测试及终端天线增益的测试。

电磁场与微波技术实验指导书(新)

电磁场与微波技术实验指导书XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX注意事项一、实验前应完成各项预习任务。

二、开启仪器前先熟悉实验仪器的使用方法。

三、实验过程中应仔细观察实验现象，认真做好实验结果记录。

四、培养踏实、严谨、实事求是的科学作风。

自主完成实验和报告。

五、爱护公共财产，当发生仪器设备损坏时，必须认真检查原因并按规定处理。

六、保持实验室内安静、整洁和良好的秩序，实验后应切断所用仪器的电源 ,并将仪器整理好。

协助保持实验室清洁卫生, 带出自己所产生的赃物。

七、不迟到，不早退，不无故缺席。

按时交实验报告。

八、实验报告中应包括：1、实验名称。

2、实验目的。

3、实验内容、步骤，实验数据记录和处理。

4、实验中实际使用的仪器型号、数量等。

5、实验结果与讨论，并得出结论，也可提出存在问题。

6、思考题。

实验仪器JMX－JY－002电磁波综合实验仪一、概述电磁波综合实验仪，提供了一种融验证与设计为一体的电磁波实验的新方法和装置。

它能使学生通过应用本发明方法和装置进行电磁场与电磁波实验，透彻地了解法拉第电磁感应定律、电偶极子、天线基本结构及其特性等重要知识点，使学生直观形象地认识时谐电磁场，深刻理解电磁感应的原理和作用，深刻理解电偶极子和电磁波辐射原理，掌握电磁场和电磁波测量技术的原理和方法，帮助学生建立电磁波的形象化思维方式，加深和加强学生对电磁波产生、发射、传输和接收过程及相关特性的认识，培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。

《JMX-JY-002电磁波综合实验仪》在001型基础上，添加了对天线不同极化角度的测量，学生通过测量，可绘制不同极化天线的方向图，使得学生对电磁波的感受更加深刻。

二、特点1、理论与实践结合性强2、直接面向《电磁场与波》的课程建设与改革需要，紧密配合教学大纲，使课堂环节与实验环节紧密结合。

3、针对重要知识点“电磁场与电磁波”课堂教学环节长期存在难于直观表达的困难，形象地体验抽象的知识。

电磁场理论实验指导书1301

电磁场理论实验指导书叶明钟顺时施燕晨上海大学通信与信息工程学院2013-01-19注意事项一、实验前应完成各项预习任务。

二、实验内容含基础性验证实验和设计性实验。

三、开启仪器前先熟悉实验仪器的使用方法。

四、实验过程中应仔细观察实验现象，认真做好实验结果记录。

五、培养踏实、严谨、实事求是的科学作风。

自主完成实验和报告。

六、爱护公共财产，当发生仪器设备损坏时，必须认真检查原因并按规定处理。

七、保持实验室内安静、整洁和良好的秩序，实验后应切断所用仪器的电源,并将仪器整理好。

协助保持实验室清洁卫生, 带出自己所产生的赃物。

八、不迟到，不早退，不无故缺席。

按时交实验报告。

九、实验报告中应包括：1、实验名称。

2、实验目的。

3、实验内容、步骤，实验数据记录和处理。

4、实验中实际使用的仪器型号、数量等。

5、实验结果与讨论，并得出结论，也可提出存在问题。

6、思考题。

实验内容目录（具体实验内容按指导教师安排）1．实验一电磁波的反射与折射2．实验二电磁波辐射能量的分布和电磁波的极化3．实验三电磁波检测天线的设计制作与测试4．实验四电磁波传播特性实验基础性实验目的：学生通过实验观测加深对电磁场理论课中所述现象和结论的理解, 从而有助于对课程相关知识点的掌握。

实验一电磁波的反射与折射1. 实验目的1、研究电磁波在良导体表面上的反射。

2、研究电磁波在理想介质表面上的反射与折射。

3、研究电磁波无反射的条件。

2. 实验原理1). 均匀平面电磁波斜入射到两种不同媒质分界面上的反射与折射当平面电磁波以入射角1θ斜入射于媒质分界面上时，一般既有反射又有折射。

今以平行极化波为例，如图1-1所示。

图 1-1 平行极化波的斜入射图1-2 平面波对平面夹层的垂直入射入射场为：)cos sin (1)cos sin (011111111ˆ)sin ˆcos ˆ(θθθθηθθz x jk i z x jk i e E ye E z x+-+-=-=i i H E反射场为：)cos sin (1)cos sin (0'1'1'1'11'1'11ˆ)sin ˆcos ˆ(θθθθηθθz x jk r z x jk r e E ye E z x +---=+-=r r H E折射场为：)cos sin (220)cos sin (2022222222ˆ)sin ˆcos ˆ(θθθθηθθz x jk z x jk eE ye E z x +-+-=-=22H E各场量的关系可利用边界条件确定。

电磁场理论实验指导书1301.

实验三电磁波检测天线的设计制作与测试实验目的：通过对不同检测天线的设计、制作、测试，了解天线形式、性能对电磁波检测的影响，从而增加对天线的感性认识。

实验原理：能够辐射和接收电磁波的装置称为天线，用射频功率信号发生器作为发射源，通过发射天线产生电磁波。

如果将另一副天线置于该电磁场中，就能在天线体上感生高频电流，该天线即称为接收天线（注：无源天线满足天线互易定理）。

一定条件下接收天线离发射天线越近，电磁波功率越强，接收天线所得到的感应电动势越大。

用接收天线和感应发光装置构成一个完整的电磁感应检测装置。

电磁感应装置的接收天线可采用多种天线形式，相对而言性能优良，但又容易制作，成本低廉的天线形式有：半波振子天线、环形天线、螺旋天线等。

本实验建议采用不同长度的对称振子天线和不同半径的圆环天线。

实验内容： 1．依据仪器说明书和仪器设备的面板及相应的端口功能名称、按钮，自行学习、掌握相关仪器的基本使用。

2．按对称振子二种不同的长度(学生自行设计确定尺寸（l <λ/2）进行实验检测，并将结果填于表 3-1 并分析。

3．按小环天线二种不同的周长(学生自行设计确定尺寸（C<λ/0.1）进行实验检测，并将结果填于表 3-1 并分析。

表 3-1 实验序号 1 2 3 4 天线形式对称振子 1 对称振子 2 小圆环 1 小圆环 2 天线长度/直径相同场点时电压幅值结果分析 15注意事项 1．按下 TX 按钮时，若 ALM 红色告警灯亮，应立即停止发射，检查波段插口与波段开关是否对应，发射天线是否接好，否则会损坏仪器。

如有问题请自行分析检查。

2．实际检测时，不能将检测天线及感应灯靠近发射天线的距离太小，否则可能会烧毁感应灯。

（置于 15cm 以外，或视感应灯亮度而定）。

3．尽量减少按下 TX 按钮的时间，以免影响其它小组的测试准确性。

4．测试时尽量避免人员走动，以免人体反射影响测试结果。

报告要求 1．画出实验系统原理框图，并说明。

电磁学实验指导书.doc

电磁学实验考核形式：1）平时成绩占60%：包括：对实验原理、方法、步骤、实验技能、实验设计等的掌握，实验报告的书写，实验前后的预习及总结等，综合评定。

2）期末操作考试+笔试占40%：单人单桌，随机抽题。

二项成绩之和为总成绩。

实验一静电场的描绘实验类型：综合实验类别：专业基础实验学时：3所涉及的课程和知识点：电磁学课程中静电场和稳恒电流的内容一、实验目的1.了解用电流场模拟静电场的基本原理2.加深对静电场性质的理解3.学习用回归法处理数据二、实验原理带电体在其周围空间会产生静电场，可以用电场强度丘或电位V的空间分布来描述。

在一些电子器件和设备中，常常需要知道其中的电场分布。

一般情况下, 可以从已知的电和分布，用静电场方程求出其对应的电场分布，但对于较为复杂的静电场分布，数学上仍十分困难。

因此，一般都希望通过实验的方法来确定，但直接测量电场有很大的困难。

因为一是静电场中无电流，不能适用磁电式仪表, 而只能使用较复杂的静电仪表和相应的测量方法；二是探测装置必然是导体或电介质，一旦放入静电场，将会产生感应电荷，使原电场发生畸变，影响测量结果的准确性。

若用相似的电流场来模拟静电场，则可从电流场得到对应的静电场的具体分布。

如果两种物理现象在一定条件下满足同一形式的数学规律，就可将对其中一种物理现象的研究来代替对另一种物理现象的研究，这种研究方法称作模拟法。

静电场和稳恒电流场相似的理论依据是：当空间不存在体分布的自由电荷时，各向同性的电介质中的静电场满足下列方程:铲.於=0 ；jE-dl =Qs式中的丘为静电场的电场强度矢量。

在各向同性的导电介质中的稳恒电流场的电荷分布与时间无关，于是电荷守恒定律满足下列方程：<^"z - dS = 0 ；-dT =0s式中的亍为稳恒电流的电密度矢量。

比较上述两组方程可知，各向同性的均匀介质中静电场的电场强度亘和各向同性的导电介质中稳恒电流场的电流密度i所遵守的物理规律具有相同的数学表达式。

电磁场与波实验指导书(上海交大)

电磁场与波实验指导书上海交通大学目录实验一“场与波”动态演示软件的正确使用 3 实验二电磁波传输特性参数测量 6 （一）电磁波的反射定律的验证 6 （二）微波信号源频率的测量12 （三）介质的相对介电常数的测量17 实验三电磁波辐射特性的测量20 （一）半波对称振子归一化E面方向图测量20 （二）引向天线的方向图的测量及参数计算25 （三）天线增益的测量29 （四）天线输入阻抗的测量34 附录一实验报告书写格式的一般要求37 附录二实验主要器材图片介绍38 附录三“场与波”动态演示软件光盘46实验一：“场与波”动态演示软件的正确使用（一）实验目的：通过本次实验，基本学会“场与波”动态演示软件的正确使用，并要求学生在课程学习中经常对照使用软件，加深对电磁场理论物理概念的正确理解。

（二）实验仪器与预习要求：1.实验仪器：a)实验室计算机；b)“场与波”动态演示软件；c)投影仪。

2.预习要求：掌握电磁场理论的各种基本概念。

（三）实验内容及原理：1.均匀平面波：a 均匀平面波在无耗煤质中传播b均匀平面波在有耗煤质中传播c均匀平面波垂直入射理想导体表面d 均匀平面波垂直入射理想电介质表面平面波是指电磁波的等相位面是平面的电磁波。

严格地说，平面波是不存在的，因为只有无限大的波源才能激励起这样的电磁波。

但是如果当球面波的场点离波源足够远的话，那么空间球面波的很小一部分就十分接近平面波。

2.极化极化是指电磁波的场矢量随时间变化的轨迹，常用的极化有线极化、圆极化及椭圆极化。

3.场结构的简易画法。

场结构是指电磁波的场矢量的结构形式。

4.偶极子电偶极子：相距一小段距离 d 的一对等值异号电荷，这样构成的结构称为电偶极子。

磁偶极子：磁偶极子是指半径很小的圆形载流回路。

5.史密斯圆图（阻抗圆图，导纳圆图）史密斯圆图是在极坐标中用图解方法求解传输线方程的一种工具。

圆图有阻抗圆图和导纳圆图两种。

利用圆图来计算传输线问题，不但物理概念清晰，计算方便，而且能满足工程的要求（四）实验步骤：实验室机房上机，观看“场与波”动态演示软件，由教师讲解动态演示软件的物理特性以加深对电磁场、电磁波物理概念的理解。

电磁场实验指导书及实验报告

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY题目利用Matlab模拟点电荷电场的分布姓名xxxx学号xxxxxxxxxx班级电气xxxx班任课老师xxxx实验日期2010-10电磁场理论实验一——利用Matlab 模拟点电荷电场的分布一．实验目的：1．熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况； 2．学会使用Matlab 进行数值计算,并绘出相应的图形;二．实验原理：根据库伦定律:在真空中，两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在两个电荷的连线上，两电荷同号为斥力，异号为吸力,它们之间的力F 满足：R R Q Q k F ˆ212= （式1)由电场强度E 的定义可知：R R kQ E ˆ2= (式2）对于点电荷,根据场论基础中的定义，有势场E 的势函数为R kQU = (式3)而 U E -∇= (式4) 在Matlab 中，由以上公式算出各点的电势U ，电场强度E 后，可以用Matlab 自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况.三．实验内容:1. 单个点电荷点电荷的平面电力线和等势线真空中点电荷的场强大小是E=kq /r^2 ,其中k 为静电力恒量， q 为电量， r 为点电荷到场点P （x ，y ）的距离。

电场呈球对称分布, 取电量q> 0, 电力线是以电荷为起点的射线簇。

以无穷远处为零势点, 点电荷的电势为U=kq /r,当U 取常数时，此式就是等势面方程。

等势面是以电荷为中心以r 为半径的球面。

◆ 平面电力线的画法在平面上, 电力线是等角分布的射线簇，用MATLAB 画射线簇很简单。

取射线的半径为( 都取国际制单位） r0=0.12, 不同的角度用向量表示( 单位为弧度） th=linspace(0,2*pi,13）。

射线簇的终点的直角坐标为: ［x,y]=pol2cart(th,r0）.插入x 的起始坐标x=[x ； 0.1＊x]。

电磁场实验指导书

电磁场实验讲义实验一二线输电线静电场的造型一、试验目的：1.学习两维电场模拟的原理与方法。

2.通过测量等位线及绘制电力线，学习电场图形的描绘方法。

二、实验原理（见教材静电模拟一节）三、实验内容及步骤1、将方格纸和导电纸的相对位置固定好，定好方格纸的坐标原点及x 轴y 轴。

2、连接线路，调节电源电压为9V ，依次测绘对电源负极电位分别为1V 、2V 、3V 、4V 、4.5V 、5V 、6V 、7V 、8V 时的各等位线。

四实验原理1. 两导线电轴之间的电场是平行平面场;2. 电力线与等位线正交, 由于两线输电线的等位线方程为22222)12(2)11(-=+-+-K bK y b K K x所以得电力线方程为:2222)(c b c y x +=++3. 利用静电比拟原理, 使用电流线模拟电力线. 五、实验设备1.模拟试验台一套（导电纸半径为90mm ，电极半径为6.5mm ，电极几何中心连线构成的弦对应的圆心角为120）直流稳压电源一台; 数字万用表一只六、总结报告要求1.在实验用的方格纸上描绘等位线。

2.根据实验测得的等位线，描绘电力线，并与理论计算所得的电力线进行比较。

3.根据实验结果，试分析主要是哪些因素影响本实验精度？你认为这些因素是否可以解决。

实验二接地电阻的研究一、试验目的：1.学习用模拟实验的方法研究场的问题。

2.研究接地电阻与接地器的形状、大小以及埋入深度的关系。

3.观察接地器周围导电媒质表面上电位的分布。

二、原理与说明1.接地电阻指电流由接地装置流入大地再经大地向远处扩散时所遇到的电阻。

接地电阻主要是接地体到无限远处的大地的电阻，而接地线和接地体本身的电阻一般可以忽略。

对于半球埋地的接地器的电阻，可以用镜像法求解。

对于整个球埋入地下，而地面的影响又不可以忽略时，也可以用镜像法近似求解。

实际工作中，会遇到一些问题，它们既难通过实验获得满意的解答，又不便于实地测量，这类问题可以用“模拟法”研究。

电磁场微波实验指导书(电子专业)概要

电磁场、微波测量实验指导书(电子专业适用)实验一电磁波参量的测量一、实验目的（1）在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性如E 、 H 和 S 互相垂直。

（2）熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，并确定电磁波的相位常数β 和波速υ。

（3）了解电磁波的其他参量，如波阻抗η等。

二、实验仪器（1） DH1211型3cm 固态源1台（2） DH926A 型电磁波综合测试仪1套（3） XF-01选频放大器1台（4）PX-16型频率计三、实验原理两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）方向传播时，由于初始相位不同，它们相互干涉的结果，在传播路径上形成驻波分布。

通过测定驻波场节点的分布，求得波长λ的值，由2πβλ=、f υλ=得到电磁波的主要参数：β、υ。

设0r P 入射波为：0j i i E E e βγ-=当入射波以入射角θ向介质板斜投射时，在分界面上产生反射波r E 和折射波i E 。

设入射波为垂直极化波，用R ⊥表示介质板的反射系数，用0T ⊥和T ε⊥表示由空气进入介质板和由介质板进入空气的折射系数。

可动板2r P 和固定板1r P 都是金属板，其电场反射系数为-1，则3r P 处的相干波分别为：110j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 1131()r r L L L φββ=+= 220j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 22331()()r r r r L L L L L φββ=+=++ 其中，21L L L ∆=-因为1L 是固定值，2L 则随可动板位移L 而变化。

当2r P 移动L 值时，使3r P 具有最大输出指示时，则有1r E 和2r E 为同相叠加；当2r P 移动L 值，使3r P 具有零值输出指示时，必有1r E 和2r E 反相。

故可采用改变2r P 的位置，使3r P 输出最大或零指示重复出现。