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
（1-1）
真空中点电荷产生的电位为
（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
4
= （1-3） 电位为
4= （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。
程序1:
负点电荷电场示意图
clear
[x,y]=meshgrid(-10:1.2:10);
E0=8.85e-12;
q=1.6*10^(-19);
r=[];
r=sqrt(x.^2+y.^2+1.0*10^(-10))
m=4*pi*E0*r;
m1=4*pi*E0*r.^2;
E=(-q./m1).*r;
surfc(x,y,E);
负点电荷电势示意图clear
[x,y]=meshgrid(-10:1.2:10); E0=8.85e-12;
q=1.6*10^(-19);
r=[];
r=sqrt(x.^2+y.^2+1.0*10^(-10))
m=4*pi*E0*r;
m1=4*pi*E0*r.^2;
z=-q./m1
surfc(x,y,z);
xlabel('x','fontsize',16)
ylabel('y','fontsize',16)
title('负点电荷电势示意图','fontsize',10)
程序2
clear
q=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.16:4;y=x; [X,Y]=meshgrid(x,y);
R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10)); R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));
Z=q*k*(1./R2-1./R1);
[ex,ey]=gradient(-Z);
ae=sqrt(ex.^2+ey.^2);ex=ex./ae;ey=ey./ae; cv=linspace(min(min(Z)),max(max(Z)),40); contour(X,Y,Z,cv,'k-');
hold on
quiver(X,Y,ex,ey,0.7);
clear
q=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.15:4;y=x; [X,Y]=meshgrid(x,y);
R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));
R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));
U=q*k*(1./R2-1./R1);
[ex,ey]=gradient(-U);
ae=sqrt(ex.^2+ey.^2);ex=ex./ae;ey=ey./ae; cv=linspace(min(min(U)),max(max(U)),40); surfc(x,y,U);
实验二恒定电场的仿真
1．实验目的
建立恒定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
电场的大小和方向均不随时间变化的场称为恒定电场，如直流导线，虽说电荷在导线内运动，但电场不随时间变化而变化，所以，直流导线形成的电场是恒定电场。
对于恒定电场，我们可以假设其为静电场，假设有静止不动的分布在空间中的电量q 产生了这一电场。通过一些边界条件等确定自己所需要的变量，然后用静电场的方法来求解问题。
4．实验内容及步骤
（1）高压直流电线表面的电场分布仿真
题目：假设两条高压导线分别是正负电流，线间距2m，线直径0.04m，电流300A，两条线电压正负110kV，求表面电场分布。
程序
clear
[x,y]=meshgrid(-2:0.1:2);
r1=sqrt((x+1).^2+y.^2+0.14); r2=sqrt((x-1).^2+y.^2+0.14); k=100/(log(1/0.02));
E=k*(1./r1-1./r2);
surfc(x,y,E);
xlabel('x','fontsize',16) ylabel('y','fontsize',16)
title('E','fontsize',10)
clear
[x,y]=meshgrid(-2:0.1:2);
r1=sqrt((x+1).^2+y.^2+0.14); r2=sqrt((x-1).^2+y.^2+0.14); k=100/(log(1/0.02));
m=log10(r2./r1);
U=k*m;
surfc(x,y,U);
xlabel('x','fontsize',16) ylabel('y','fontsize',16)
title('U','fontsize',10)
实验三恒定磁场的仿真1．实验目的
建立恒定磁场中磁场空间分布的直观概念。
2．实验仪器
计算机一台
3．基本原理
磁场的大小和方向均不随时间变化的场，称为恒定磁场。
线电流i产生的磁场为：
说明了电流和磁场之间的关系，运动的电荷能够产生磁场。
4．实验内容及步骤
圆环电流周围引起的磁场分布仿真
题目：一个半径为0.35的电流大小为1A的圆环，求它的磁场分布。
分析：求载流圆环周围的磁场分布，可以用毕奥—萨伐尔定律给出的数值积分公式进行计算：
图3-1载流圆环示意图
程序
clear
x=-10:0.5:10;
u0=4*pi*10^(-7);
R=0.35;I=1;
B=(u0*I*R.^2)./2./((R.^2+x.^2).^(3/2));
plot(x,B);
实验四电磁波的反射与折射
1．实验目的
（1）熟悉相关实验仪器的特性和使用方法
（2）掌握电磁波在良好导体表面的反射规律
2．实验仪器
DH1211型3厘米信号源1台、可变衰减器、频率调节器、电流指示器、喇叭天线、金属导体板1块、支座一台。
3．基本原理
电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射。当电磁波入射到良好导体（近似认为理想导体）平板上时将发生全反射。电磁波入射到良好导体（近似认为理想导体）平板时，分为垂直入射和以一定角度入射（称为斜入射）。如图4-1所示。
入射线与分界面法线的夹角为入射角，反射线与分界面法线的夹角为反射角。
垂直入射斜入射
（入射角0°、反射角0°）（入射角45°、反射角45°）
图4-1
用一块金属板作为障碍物，测量当电波以某一入射角投射到此金属板上的反射角，验证电磁波的反射规律：
（1）电磁波入射到良好导体（近似认为理想导体）平板上时将发生全反射。 （2）入射角等于反射角。
4．实验内容及步骤
（1）熟悉仪器的特性和使用方法 （2）连接仪器，调整系统
（3）测量入射角和反射角
反射全属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致。而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应900刻度的一对刻线一致。这时小平台上的00刻度就与金属板的法线方向一致。
支座 喇叭天线
金属导体（铝）板
频率调节器
DH1121B 3厘米信号源
可变衰减器
电流指示器（检波器）
活动臂
转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这一角度的读数就是入射角，然后转动活动臂在表头上找到一个最大指示，此时活动臂上的指针所指的刻度就是反射角。
信息与通信工程学院 电磁场与电磁波实验报告 题目：校园信号场强特性的研究 姓名班级学号序号薛钦予2011210496 201121049621
一、实验目的 1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法； 2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律； 3.掌握在室内环境下场强的正确测量方法，理解建筑物穿透损耗的概念； 4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系； 5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 二、实验原理 1、电磁波的传播方式 无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接受者，只有处在发射信号的覆盖区内，才能保证接收机正常接受信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率，馈线及接头损耗，天线增益，天线架设高度，路径损耗，衰落，接收机高度，人体效应，接收机灵敏度，建筑物的穿透损耗，同播，同频干扰等。 电磁场在空间中的传输方式主要有反射﹑绕射﹑散射三种模式。当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时，发生反射。当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体﹑且这些物体的分布较密集时，产生散射。散射波产生于粗糙表面，如小物体或其它不规则物体﹑树叶﹑街道﹑标志﹑灯柱。 2、尺度路径损耗 在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。大尺度平均路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接受功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内或室外信道，平均接受信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛的使用。对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为： ()[]()() =+（式1） 010log/0 PL d dB PL d n d d 即平均接收功率为： ()[][]()()()[]() =--=- Pr010log/0Pr010log/0 d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d d （式2）其中，定义n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度，d0为近地参考距离，d为发射机与接收机之间的距离。公式中的横杠表示给定值d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数－对数时，平均路径损耗或平均接收功率可以表示为斜率10ndB /10 倍程的直线。n依赖于特定的传播环境，例如在自由空间，n为2；当有阻挡物时，n比2大。
电磁场与电磁波实验报告
实验一 电磁场参量的测量 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。 二、 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，由于初始相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间内电磁波波长λ的值，再由 λ πβ2=，βω λν==f 得到电磁波的主要参量：β和ν等。 本实验采取了如下的实验装置 设入射波为φj i i e E E -=0，当入射波以入射角1θ向介质板斜投射时，则在 分界面上产生反射波r E 和折射波t E 。设介质板的反射系数为R ，由空气进入介质板的折射系数为0T ，由介质板进入空气的折射系数为c T ，另外，可动板 2r P 和固定板1r P 都是金属板，其电场反射系数都为-1。在一次近似的条件下， 接收喇叭处的相干波分别为1001Φ--=j i c r e E T RT E ，2002Φ--=j i c r e E T RT E
这里 ()13112r r r L L L ββφ=+=；()()231322222L L L L L L r r r r βββφ=+?+=+=； 其中12L L L -=?。 又因为1L 为定值，2L 则随可动板位移而变化。当2r P 移动L ?值，使3r P 有零指示输出时，必有1r E 与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。从而测出电磁波的波长λ和相位常数β。下面用数学式来表达测定波长的关系式。 在3r P 处的相干波合成为()210021φφj j i c r r r e e E T RT E E E --+-=+= 或写成 () ?? ? ??+-?Φ-=200212cos 2φφj i c r e E T RT E （1-2） 式中L ?=-=?Φβφφ221 为了测量准确，一般采用3r P 零指示法，即02cos =?φ 或 π)12(+=?Φn ，n=0,1,2...... 这里n 表示相干波合成驻波场的波节点（0=r E ）数。同时，除n=0以外的n 值，又表示相干波合成驻波的半波长数。故把n=0时0=r E 驻波节点为参考节点的位置0L 又因 L ??? ? ??=?λπφ22 （1-3） 故 ()L n ??? ? ??=+λ π π2212 或 λ)12(4+=?n L (1-4) 由（1-4）式可知，只要确定驻波节点位置及波节数，就可以确定波长的 值。当n=0的节点处0L 作为第一个波节点，对其他N 值则有： n=1，()λ24401=-=?L L L ,对应第二个波节点，或第一个半波长数。 n=1，()λ24412=-=?L L L ,对应第三个波节点，或第二个半波长数。
电磁场与微波测量实验报告 学院： 班级： 组员： 撰写人： 学号： 序号：
实验一电磁波反射和折射实验 一、实验目的 1、熟悉S426型分光仪的使用方法 2、掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法 3、掌握分光仪验证电磁波折射定律的方法 二、实验设备与仪器 S426型分光仪 三、实验原理 电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。 四、实验内容与步骤 1、熟悉分光仪的结构和调整方法。 2、连接仪器，调整系统。 仪器连接时，两喇叭口面应相互正对，它们各自的轴线应在一条直线上，指示 两喇叭的位置的指针分别指于工作平台的90刻度处，将支座放在工作平台上， 并利用平台上的定位销和刻线对正支座，拉起平台上的四个压紧螺钉旋转一个 角度后放下，即可压紧支座。 3、测量入射角和反射角 反射金属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻 线一致。而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属 板平面一致的刻线与小平台上相应90度的一对刻线一致。这是小平台上的0刻 度就与金属板的法线方向一致。 转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度读书就是入射角， 五、实验结果及分析 记录实验测得数据，验证电磁波的反射定律 表格分析： （1）、从总体上看，入射角与反射角相差较小，可以近似认为相等，验证了电磁波的反射定律。 （2）、由于仪器产生的系统误差无法避免，并且在测量的时候产生的随机误差，所以入射角
电磁场与电磁波实验报告 电磁场与电磁波实验报告 引言： 电磁场和电磁波是物理学中非常重要的概念。电磁场是由电荷产生的一种物理场，它的存在和变化会影响周围空间中的其他电荷。而电磁波则是电磁场的一 种传播形式，它以电磁场的振荡和传播为基础，具有波动性质。本次实验旨在 通过实际操作和测量，深入了解电磁场和电磁波的特性。 实验一：测量电磁场强度 在实验一中，我们使用了一个电磁场强度计来测量不同位置的电磁场强度。首先，我们将电磁场强度计放置在一个固定的位置，记录下此时的电磁场强度。 然后，我们将电磁场强度计移动到其他位置，重复测量过程。通过这些数据， 我们可以得出不同位置的电磁场强度的分布情况。 实验结果显示，电磁场强度随着距离的增加而逐渐减弱。这符合电磁场的特性，即电荷产生的电磁场在空间中以一定的规律传播，而传播的强度会随着距离的 增加而减弱。这一实验结果验证了电磁场的存在和变化对周围环境的影响。 实验二：测量电磁波频率和波长 在实验二中，我们使用了一个频率计和一个波长计来测量电磁波的频率和波长。首先，我们将频率计和波长计设置好，并将它们与电磁波源连接。然后，我们 观察频率计和波长计的测量结果，并记录下来。通过这些数据，我们可以得出 电磁波的频率和波长的数值。 实验结果显示，不同频率的电磁波具有不同的波长。频率越高的电磁波，波长 越短；频率越低的电磁波，波长越长。这符合电磁波的特性，即电磁波的振荡
频率和波长之间存在一定的关系。这一实验结果验证了电磁波的波动性质，以及频率和波长之间的关系。 实验三：观察电磁波的干涉和衍射现象 在实验三中，我们使用了一块光栅和一个狭缝装置来观察电磁波的干涉和衍射现象。首先，我们将光栅放置在光源前方，并调整光源的位置和光栅的角度。然后，我们观察到在光栅后方的屏幕上出现了一系列明暗相间的条纹。这些条纹是由电磁波的干涉和衍射效应引起的。 实验结果显示，当电磁波通过光栅时，会发生干涉和衍射现象。干涉现象表现为明暗相间的条纹，而衍射现象表现为条纹的扩散和交替。这些现象都可以解释为电磁波在通过光栅时，受到光栅的阻碍和散射，从而产生了干涉和衍射效应。这一实验结果验证了电磁波的波动性质和与物质相互作用的能力。 结论： 通过本次实验，我们深入了解了电磁场和电磁波的特性。实验结果验证了电磁场的存在和变化对周围环境的影响，以及电磁波的波动性质和与物质相互作用的能力。这些知识对于理解电磁学和应用于实际生活中的电磁技术都具有重要意义。通过继续深入研究和实验，我们可以进一步探索电磁场和电磁波的更多特性和应用。
电磁场与电磁波实验报告电磁波反射和折射实验 实验目的： 1. 探究电磁波在不同介质中的反射和折射规律； 2. 学习使用测量工具和观察现象，从实验中深化对电磁波的认知。 实验器材： 1. 实验室用的电磁波发生器、接收器和天线； 2. 不同介质的板子，如玻璃、塑料、水等； 3. 直尺、支架、测角器等测量工具。 实验原理： 1. 电磁波反射规律 当电磁波从空气传播到介质边界时，如果介质的折射率大于空气，那么电磁波会被反射回来。反射角等于入射角，即角度相等。 2. 电磁波折射规律 当电磁波传播到介质边界时，如果两侧的折射率不同，电磁波会发生折射。角度满足斯涅尔定律，即入射角和折射角的正弦之比在两个不同介质中是常数，即：sinθ1/sinθ2=n2/n1，其中θ1是入射角，θ2是折射角，n1和n2分别是两个介质的折射率。 实验步骤： 1. 将电磁波发生器的天线对准接收器，并调整距离，使得接收器接收到最大强度的信号。
2. 选择一个介质板，将其放置在天线和接收器之间。记录下入射角和反射角的值。 3. 更换不同的介质板，如玻璃、水、塑料等，重复步骤2。 4. 对于折射实验，将介质板斜放，入射光线从上方斜射入水中，观察折射出来的角度。 5. 测量介质板的厚度，并计算出介质的折射率。 实验结果： 1. 反射实验中，记录下了不同介质的入射角和反射角。通过比较不同介质的反射角可以发现，当折射率越大的时候，反射角越小，反之越大。 2. 折射实验中，记录下了入射角和折射角的值，并计算出了水的折射率。 分析与讨论： 通过实验发现，电磁波的反射和折射规律与光学的规律相同，具有相似的物理原理。另外，实验中需要注意精确度，例如使用测角器来测量角度，要保证角度的精确度，以免影响结果。此外，实验中不同介质的反射、折射规律的不同也需要谨慎对待。
电磁场与电磁波实验报告-2
电磁场与电磁波实验报告
实验一 电磁场参量的测量 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。 二、 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，由于初始相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间内电磁波波长λ的值，再由 λ πβ2=，βωλν==f 得到电磁波的主要参量：β和ν等。 本实验采取了如下的实验装置 设入射波为φj i i e E E -=0，当入射波以入射角1θ向介质板斜投射时，则在分界面上产生反射波r E 和折射波t E 。设介质板的反射系数为R ，由空气进入介质板的折射系数为0T ，由介质板进入空气的折射系数为c T ，另外，可动板 2r P 和固定板1r P 都是金属板，其电场反射系数都为-1。在一次近似的条件下， 接收喇叭处的相干波分别为1001Φ--=j i c r e E T RT E ，2002Φ--=j i c r e E T RT E
这里 ()13112r r r L L L ββφ=+=；()()231322222L L L L L L r r r r βββφ=+∆+=+=； 其中12L L L -=∆。 又因为1L 为定值，2L 则随可动板位移而变化。当2r P 移动L ∆值，使3r P 有零指示输出时，必有1r E 与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。从而测出电磁波的波长λ和相位常数β。下面用数学式来表达测定波长的关系式。 在3r P 处的相干波合成为() 210021φφj j i c r r r e e E T RT E E E --+-=+= 或写成 () ⎪⎭ ⎫ ⎝⎛+-∆Φ-=200212cos 2φφj i c r e E T RT E （1-2） 式中L ∆=-=∆Φβφφ221 为了测量准确，一般采用3r P 零指示法，即02 cos =∆φ 或 π)12(+=∆Φn ，n=0,1,2...... 这里n 表示相干波合成驻波场的波节点（0=r E ）数。同时，除n=0以外的n 值，又表示相干波合成驻波的半波长数。故把n=0时0=r E 驻波节点为参考节点的位置0L 又因 L ∆⎪⎭ ⎫ ⎝⎛=∆λπφ22 （1-3） 故 ()L n ∆⎪⎭ ⎫ ⎝⎛=+λ π π2212 或 λ)12(4+=∆n L (1-4) 由（1-4）式可知，只要确定驻波节点位置及波节数，就可以确定波长 的值。当n=0的节点处0L 作为第一个波节点，对其他N 值则有： n=1，()λ24401=-=∆L L L ,对应第二个波节点，或第一个半波长数。 n=1，()λ24412=-=∆L L L ,对应第三个波节点，或第二个半波长数。
电磁场与电磁波实验陈说之樊仲川亿创作 班级： 学号： 姓名： 实验一：验证电磁波的反射和折射定律（1学时） 1、实验目的 验证电磁波在媒质中传布遵循反射定理及折射定律. （1）研究电磁波在良好导体概况上的全反射. （2）研究电磁波在良好介质概况上的反射和折射. （3）研究电磁波全反射和全折射的条件. 2、实验原理 电磁波在传布过程中如遇到障碍物, 肯定要发生反射, 本处以一块年夜的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律, 即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上, 反射线和入射线分居在法线两侧, 反射角即是入射角. 3、实验结果： 图1.1 电磁波在介质板上的折射
入射角25°30°35°40°45°50°55°60° 反射角32°34°36°44°47°52°37°61° 图1.2 电磁波在良导体板上的反射 实验二：电磁波的单缝衍射实验、双缝干涉实验. 1、实验目的 （1）研究当一平面波入射到一宽度和波长可比力的狭缝时, 就要发生衍射的现象.在缝后面呈现的衍射波强度不是均匀的, 中央最强； （2）研究当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭线上, 则每一条狭缝就是次级波波源.由两缝发出的次级波是相干波, 因此在金属板的面前面空间中, 将发生干涉现象. 2、实验原理 单缝衍射实验原理见下图 5：当一平面波入射到一宽度和波长可比力的狭缝时, 就要发生衍射的现象.在缝后面将呈现的衍射波强度不是均匀的, 中央最强, 同时也最宽, 在中央的两侧衍射波强度迅速减小, 直至呈现衍射波强度的最小值, 即一级极小, 此时衍射角为 , 其中λ是波长, λ是狭缝宽度.两者取同一长度单元, 然后, 随着衍射角增年夜, 衍射波强度又逐渐增年夜, 直至一级极年夜值, 角度为： 图 5 单缝衍射实验原理图 如图 8：当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭缝上时, 则每一条狭缝就是次级波波源, 由于两缝发出的次级波是相干波, 因
电磁场与波实验报告 电磁场与波实验报告 引言： 电磁场与波是物理学中重要的研究对象，对于我们理解光、电、磁等现象具有 重要意义。为了更好地探究电磁场与波的性质，我们进行了一系列实验，下面 将对实验过程和结果进行详细报告。 实验一：电磁感应现象 实验目的：通过实验观察电磁感应现象，验证法拉第电磁感应定律。 实验装置：实验装置由一根导线、一个磁铁和一个电流表组成。 实验步骤： 1. 将导线绕在一个纸芯上，形成一个线圈。 2. 将磁铁靠近线圈，观察电流表的指示情况。 实验结果：当磁铁靠近线圈时，电流表指针发生偏转，表明在导线中产生了电流。当磁铁远离线圈时，电流方向相反。这一现象验证了法拉第电磁感应定律，即磁场的变化会引起导线中的电流。 实验二：电磁波的传播 实验目的：通过实验观察电磁波的传播特性，验证电磁波的存在。 实验装置：实验装置由一个发射器和一个接收器组成。 实验步骤： 1. 将发射器放置在一定距离内，接通电源。 2. 在接收器处设置一个示波器，调节示波器的参数。 3. 观察示波器上的波形变化。
实验结果：当发射器工作时，示波器上出现了一定频率的波形。通过调节示波器参数，我们可以观察到电磁波的传播特性，包括波长、频率等。这一实验结果验证了电磁波的存在，并且进一步揭示了电磁波的传播特性。 实验三：电磁波的干涉 实验目的：通过实验观察电磁波的干涉现象，验证电磁波的波动性质。 实验装置：实验装置由一个光源、一个狭缝、一个屏幕和一个检测器组成。实验步骤： 1. 将光源置于一定位置，使其照射到狭缝上。 2. 在屏幕上观察到干涉条纹的出现。 3. 使用检测器测量干涉条纹的强度。 实验结果：在屏幕上观察到了明暗相间的干涉条纹，这表明电磁波具有波动性质。通过检测器的测量，我们可以进一步研究干涉条纹的强度分布规律。这一实验结果验证了电磁波的波动性质，并且揭示了电磁波的干涉现象。 结论： 通过以上实验，我们验证了电磁感应定律、电磁波的存在以及电磁波的波动性质。电磁场与波是物理学中重要的研究对象，对于我们理解光、电、磁等现象具有重要意义。通过实验的观察和分析，我们深入了解了电磁场与波的性质和特点。这些实验为我们进一步研究电磁场与波提供了坚实的基础，并且对于实际应用也具有重要的指导意义。
内蒙古工业大学信息工程学院 实验报告 课程名称：电磁场与电磁波 实验名称：反射实验和极化波的产生与检测 实验类型：验证性■综合性□设计性□ 实验室名称：电磁场与电磁波实验室 班级：电子10-1班学号：2 姓名：苏宝组别： 同组人：成绩： 实验日期： 2013年5月21 电磁场与电磁波实验 实验一：反射实验
实验目的 熟悉DH926AD 型数据采集仪、DH926B 型微波分光仪的使用方法 掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法 实验设备与仪器 DH926AD 型数据采集仪 DH926B 型微波分光仪 DH1121B 型三厘米固态信号源 金属板 实验原理 电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一 块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金 属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所 决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。 如图所示， 平行极化的均匀平面波以角度 入射到良介质表面 时，入射波、反射波和折射波可用下列式子表示为 平行极化波的斜入射示意图 E + E t ⊙ ⊙ ⊙ E - θ '' θ ' θ z x H + H - H t
实验内容与步骤 系统构建时，如图1，开启DH1121B型三厘米固态信号源。DH926B 型微波分光仪的两喇叭口面应互相正对，它们各自的轴线应在一条直线上，指示两喇叭位置的指针分别指于工作平台的0-180刻度处。将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座，拉起平台上四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。反射全属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的90-90这对刻线一致，这时小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。 将 DH926 AD型 数据 采集 仪提供的USB电缆线的两端根据具体尺寸分别连接 图1 反射实验
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 r πε= r 是单位向量 1-1 真空中点电荷产生的电位为 04q r ϕπε= 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 1221014n i n i i i q E E E E r r πε==+++=∑ i r 是单位向量1-3 电位为 121014n i n 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; 程序1: 负点电荷电场示意图 clear x,y=meshgrid-10:1.2:10; E0=8.85e-12; q=1.610^-19; r=; r=sqrtx.^2+y.^2+1.010^-10 m=4piE0r; m1=4piE0r.^2; E=-q./m1.r; surfcx,y,E;
负点电荷电势示意图clear x,y=meshgrid-10:1.2:10; E0=8.85e-12;
q=1.610^-19; r=; r=sqrtx.^2+y.^2+1.010^-10 m=4piE0r; m1=4piE0r.^2; z=-q./m1 surfcx,y,z; xlabel'x','fontsize',16 ylabel'y','fontsize',16 title'负点电荷电势示意图','fontsize',10
电磁波与电磁场的研究报告摘要： 本研究报告旨在探讨电磁波与电磁场的相关理论和应用。首先介绍了电磁波的基本概念和分类，包括电磁波的产生、传播和特性。接着，讨论了电磁场的基本概念和数学描述，包括电场和磁场的特性以及它们之间的相互作用。在此基础上，探讨了电磁波与电磁场在通信、医学、能源等领域的应用，并对未来的研究方向进行了展望。 1. 引言 电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种波动现象。电磁场是电场和磁场在空间中的分布情况。电磁波与电磁场的研究对于我们理解自然界的基本规律以及应用于现实生活中的各种技术具有重要意义。 2. 电磁波的基本概念和分类 电磁波是由振荡的电场和磁场相互作用而形成的一种波动现象。根据波长和频率的不同，电磁波可以分为不同的类型，包括射频波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。不同类型的电磁波在自然界中的产生和传播方式有所不同。 3. 电磁场的基本概念和数学描述 电磁场是电场和磁场在空间中的分布情况。电场是由电荷产生的，而磁场则是由电流产生的。电场和磁场之间通过麦克斯韦方程组进行描述。麦克斯韦方程组包括四个方程，分别描述了电场和磁场的产生、传播和相互作用。 4. 电磁波与电磁场的应用
电磁波与电磁场在通信、医学、能源等领域有着广泛的应用。在通信领域，电磁波被用于无线通信和卫星通信等技术中，使信息能够快速传输和广泛传播。在医学领域，电磁波被用于医学成像和治疗，如X射线和磁共振成像等技术。在能源领域，电磁波被用于太阳能和风能等可再生能源的收集和利用。 5. 未来的研究方向 尽管电磁波与电磁场的研究已经取得了重要的进展，但仍然存在许多未解决的问题和挑战。未来的研究可以集中在电磁波与材料的相互作用、电磁波的调控和控制、电磁场的数值模拟和优化等方面。此外，还可以探索新型电磁波的产生和传播方式，以及电磁波在生物学和环境科学等领域的应用。 结论： 电磁波与电磁场的研究对于我们理解自然界的基本规律以及应用于现实生活中的各种技术具有重要意义。本研究报告介绍了电磁波与电磁场的基本概念和数学描述，探讨了它们在通信、医学、能源等领域的应用，并展望了未来的研究方向。通过深入研究电磁波与电磁场，我们可以进一步推动科学技术的发展，为人类社会带来更多福祉。
电磁场与电磁波 实验报告 实验名称：有限差分法解电场边值问题 实验日期：2012年12月8日 姓名：赵文强 学号：100240333 XX工业大学〔威海〕
问题陈述 如下列图无限长的矩形金属导体槽上有一盖板，盖板与金属槽绝缘，盖板电位为U0，金属槽接地，横截面如下图，试计算此导体槽内的电位分布。 参数说明：a=b=10m,0U =100v 实验要求 1) 使用别离变量法求解解析解； 2) 使用简单迭代发求解，设-10=100.1,1x y ε∆=∆=，两种情况分别求解数值解； 3) 使用超松弛迭代法求解，设-10=100.1x y ε∆=∆=，确定∂〔松弛因子〕。 求解过程 一、 别离变量法求解 因为矩形导体槽在z 方向为无限长，所以槽内电位函数满足直角坐标系中的二维拉普拉斯方程。 222200(0,)0,(,)0(0)(,0)0,(,)(0) x y y a y y b x x b U x a ϕϕ ϕϕϕϕ∂∂+=∂∂==≤≤==≤≤
根据边界条件可以确定解的形式： 1ππ(,)sin()sinh()n n n x n y x y A a a ϕ∞ ='=∑ 利用边界条件0(,)x b U ϕ=求解系数。 01 ππsin( )sinh()n n n x n b A U a a ∞ ='=∑ 01 πsin( )n n n x U f a ∞ ==∑ 0 0041,3,5,2πsin()d π 2,4,6,a n U n n x f U x n a a n ⎧=⎪ ==⎨⎪=⎩ ⎰ 011 πππsin()sinh()sin()n n n n n x n b n x A U f a a a ∞ ∞ =='==∑∑ 041,3,5,πsinh(π/) 'πsinh()02,4,6,n n U n f n n b a A n b n a ⎧ =⎪ ==⎨⎪= ⎩ 01,3,5, 4ππ(,)sin()sinh()πsinh(π/)n U n x n y x y n n b a a a ϕ∞ == ∑ 简单迭代法求解 二、 有限差分法 有限差分法〔Finite Differential Method 〕是基于差分原理的一种数值计算法。其根本思想：将场域离散为许多小网格，应用差分原理，将求解连续函数ϕ的泊松方程的问题转换为求解网格节点上ϕ的差分方程组的问题。 泊松方程的五点差分格式 )(4 1 4243210204321Fh Fh -+++=⇒=-+++ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ 当场域中,0=ρ得到拉普拉斯方程的五点差分格式
电磁波系列实验报告多篇报告.doc 实验一：电磁场的研究 实验目的：研究电磁场的特性及其对周围环境的影响。 实验原理：电磁场是由电荷和电流产生的一种物理场。电磁场可以分为静电场和磁场 两种类型。静电场是由静止电荷产生的，而磁场则是由电流产生的。 实验步骤： 1. 在实验室中准备好测量电磁场的仪器，包括电场强度计、磁力计等。 2. 按照一定的顺序，分别测量电场和磁场的强度，并记录下来。 3. 分析实验结果，观察电磁场对周围环境的影响。 实验结果：电磁场的强度与电荷和电流的大小有关。电场强度与电荷的大小成正比， 磁场强度与电流的大小成正比。在具体实验中，我们发现，电磁场的强度会对周围环境产 生影响，比如说，强电磁场会对电子设备等物品产生影响，而强磁场则会对磁性材料产生 影响。 实验原理：电磁波是由电场和磁场形成的一种波动现象。电磁波有很多种类型，包括 无线电波、微波、光波等。 2. 分别使用不同的仪器，对不同类型的电磁波进行测量。 实验结果：我们发现，不同类型的电磁波在通信领域有着各自的应用。无线电波可以 用来进行无线通信，比如说广播电台、移动通信等；微波可以用来进行烹饪、医疗等；光 波则可以用来进行通信、激光切割等。这些应用都是基于电磁波的某些特性而实现的，比 如说传播距离、频率带宽等。 实验三：电磁场与磁性材料的相互作用 实验原理：电磁场与磁性材料之间的相互作用主要通过磁感线来实现。在磁性材料中，磁感线会呈现出一些特殊的形态，比如说磁极、磁通量等。而电磁场则可以通过改变磁感 线的形态来影响磁性材料的性质。 2. 将磁性材料置于电磁场中，并观察其对电磁场的响应。 3. 分析实验结果，观察电磁场与磁性材料之间的相互作用及其在科技领域的应用。
电磁场与电磁波 实验报告 课程名称电磁场与电磁波学院信息科学与工程学院专业班级通信1502 学号0905140322 姓名侯子强 中南大学信息科学与工程学院 2017年6月
前言 电磁场与电磁波是通信工程、电子信息等专业的一门重要的专业基础课，是学生学习微波技术、光纤技术、雷达技术、电气技术、电子对抗等技术的基础，在工程上具有较高的实用价值。由于该课程理论体系严密，应用的数学工具较多，概念抽象，系统性很强，为此在学习本课程时，开设必要的实验课，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，同时通过实验进一步加深学生对电磁波的基本特性的理解,并掌握电磁波的基本测量方法和仪器使用。培养学生的动手能力，锻炼学生的实验技能。 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。
实验一 电磁波反射实验 一、实验目的 1. 掌握微波分光仪的基本使用方法； 2. 了解3cm 信号源的产生、传输及基本特性 3. 验证电磁波反射定律。 二、预习内容 电磁波的反射定律。 三、实验原理 微波与其它波段的无线电波相比具有：波长极短，频率很高，振荡周期极短的特点。微波传输具有似光特性，其传播为直线传播。 电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射。本实验以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即：反射电磁波位于入射电磁波和通过入射点的法线所决定的平面上，反射电磁波和入射电磁波分别位于法线两侧；反射角r θ等于入射角i θ。原理图如图1.1所示。 图1.1 电磁波反射实验原理图
北邮电磁场与电磁波测量实验报告5-信号源-波导波长
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北京邮电大学 电磁场与电磁波测量实验 实验报告 实验内容：微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量波导波长的测量 学院：电子工程学院 班级：2010211203班 组员：崔宇鹏张俊鹏章翀 2013年5月9日
实验一微波测量系统的使用和 信号源波长功率的测量 一、实验目的 (1) 学习微波的基本知识； (2) 了解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术； (3) 学习用微波作为观测手段来研究物理现象。 二、实验仪器 1.微波信号源 微波信号源由振荡器、可变衰减器、调制器、驱动电路、及电源电路组成。该信号源可在等幅波、窄带扫频、内方波调制方式下工作，并具有外调制功能。在教学方式下，可实时显示体效应管的工作电压和电流的关系。仪器输出功率不大，以数字形式直接显示工作频率，性能稳定可靠。 2.隔离器 位于磁场中的某些铁氧化体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同吸收，经过适当调节，可使其对微波具有单方向传播的特性，隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输的作用。 3.衰减器 把一片能吸微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。衰减器起调节系统中微波功率从以及去耦合的作用。 4.波长计 电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本不影响波导中波的传输。当电磁波的频率计满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可 读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。
北京邮电大学 电磁场与电磁波测量实验 实验报告 实验内容：微波天线方向图测试实验 学院：电子工程学院 班级：2010211203班 学号：10210863 姓名：张俊鹏 2013年5月23日
一、实验目的 微波天线是微波通信设备中一个重要的组成部分，微波信息的质量与天线性能密切相关。通常，微波天线都为面式天线，验证这类天线的性能，首先是通过测量来实现的。本次实验的主要目的就是研究天线发射微波信号后接受的状况，并通过矢量网络分析仪来分析接受电磁波的特点，给出矢量分析图形，直观的得到各方向的长枪分布特点，从而进一步研究微波天线的通信状况。 二、微波天线的主要技术参数 1.方向性 （1）方向性图 天线的基本功能是将馈线传输的电磁波变为自由空间传播的电磁波，天线的方向图是表征天线辐射时电磁波能量（或场强）在空间各点分布的情况，它是描述天线的主要传输之一。 天线的方向性图是一个立体图形。它的特性可以用两个互相垂直的平面（E平面和H平面）内方向性图来描述。如下图1所示。 图1 天线方向性图 天线方向性图能直观地反映出天线辐射能量集中程度、方向性图越尖锐，表示辐射能量越集中，相反则能量分散。若天线将电磁能量
均匀地向四周辐射，方向性图就变成一球面，称作无方向性，这就是一理想点源在空中辐射场。天线方向性图可通过测试来绘制，如测得的是功率，即可绘出功率方向性图，如测得的是场强，则绘出场强方向性图，但两者图形形状是完全一样的。通常图形方向性图有多个叶瓣，其中最大辐射方向的是叶瓣，称主瓣，其余称副瓣（或旁瓣）。在方向性图中主瓣信息是我们最关心的。 ●方向性图主瓣宽度 方向性图主瓣宽度是指半功率点（功率下降为最大辐射方向功率一半之点）之间宽度，它是由主瓣最大值“1”下降到“0.5”处两点与零点连接形成的夹角，用2θ0.5来表示，如图2所示。 图2 方向性图主瓣副瓣示意 ●方向性图主瓣零点角 如图2所示，方向性图零点角是指主瓣两侧零辐射方向之间夹角，用2θ0来表示。 ●方向性图副瓣电平 方向性图副瓣功率电平表示副瓣功率电平相对于主瓣功率电平的比值，一般用分贝（dB）来表示，即：
电磁场与电磁波实验报告 题目：校园无线信号场强特性的研究 班级： 学号: 班内序号： 姓名：
目录 【实验目的】 (1) 【实验原理】 (1) 【实验内容】 (6) 【实验步骤】 (6) 1．实验对象的选择 (6) 2．数据采集 (6) 3. 数据处理 (7) 【实验结果分析】 (7) 【实验心得】 (16) 【附录】 (16)
一、实验目的 1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法； 2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律； 3.掌握在室内环境下场强的正确测量方法，理解建筑物穿透损耗的概念； 4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系； 5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 二、实验原理 1.电磁波的传播方式 无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接受者，只有处在发射信号的覆盖区内，才能保证接收机正常接受信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率，馈线及接头损耗，天线增益，天线架设高度，路径损耗，衰落，接收机高度，人体效应，接收机灵敏度，建筑物的穿透损耗，同播，同频干扰等。 电磁场在空间中的传输方式主要有反射﹑绕射﹑散射三种模式。当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时，发生反射。当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体﹑且这些物体的分布较密集时，产生散射。散射波产生于粗糙表面，如小物体或其它不规则物体﹑树叶﹑街道﹑标志﹑灯柱。 2.尺度路径损耗 在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。大尺度平均路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接受功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内或室外信道，平均接受信号功率随 距离对数衰减，这种模型已被广泛的使用。对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为：()[]()() =+ 010log/0 PL d dB PL d n d d 即平均接收功率为： ()[][]()()()[]() =--=- d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d d Pr010log/0Pr010log/0其中，定义n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度，d0为近地参考距离，d为发射机与接收机之间的距离。公式中的横杠表示给定值d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数－对数时，平均路径损耗或平均接收功率可以表示为斜率10ndB /10 倍程的直线。n依赖于特定的传播环境，例如在自由空间，n为2；当有阻挡物时，n比2大。 决定路径损耗大小的首要因素是距离，此外，它与接受点的电波传播条件密切相关。为此，我们引进路径损耗中值的概念，中值是使实验数据中一半大于它而另一半小于它的一个数值（对于正态分布中值就是均值）。 人们根据不同放入地形地貌条件，归纳总结出各种电波传播模型。下边介绍几种常用的描述大尺度衰落的模型。常用的电波传播模型： 1)自由空间模型 自由空间模型假定发射天线和接收台都处在自由空间。我们所说的自由空间一是指真空，二是指发射天线与接收台之间不存在任何可能影响电波传播的物体，电波是以直射线的方式