电磁发射的初步研究

笔 者 通 过 分 析 同 步 磁 阻 型 线 圈发 射 平 发 射 过 程 中， 径 向力可 以保 持 弹射 体 悬 浮以 台的技 术瓶 颈， 结 合 未 来 相 关 技 术 的 发 展 减 少与导 管的 摩擦 。 趋势， 分 析 了同步 磁 阻 型线 圈 发射 平台 未来 当抛 体 处 于定子 线 圈 不同 位置 时 ， 其 所
弹射体 （ 抛体） 、 储能电源 （ 电容 器 ） 和触 发 体 中心 距 螺 线管 第 ｉ 圈电 流 环 中心的 距 离 为 开关组成 ， 其 工作 原理 如 图２ 所示 。 弹 射 体 现 考虑第ｉ 圈电流环在弹体 ： （ ０ ， ０ ，ｒ ＇ ） 处 的 中心面 初 始 位 置位 于 第 ｌ 级 驱 动 线 圈中心 并 垂 直 于 方 向所 产 生 的磁 场 分 量 ， 为 简 面 的右 侧 。 当 闭合 触 发 开 关 之 后 ， 储 能 电源 化设＾ （ 巧Ｃ Ｏ Ｓ ０， 一Ｒ ， ， ｉ ｓ ｉ ｎ ０ ） 为第ｉ 圈 向驱 动 线 圈 放 电并 激 发 脉 冲 磁 场 ， 弹 射 体 电流环 上 的一点 ， 见 图１ 。 在 脉 冲磁 场 作用 下会产 生 感 应电 流 ， 感应 电 由毕奥 一 萨 伐 尔定 律可 得
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Ｓｃｉ ｅｎ ｃｅ ａ ｎｄ Ｔｅ ｃｈ ｎｏ ｌ ｏｇｙ Ｉ ｎｎ ｏｖ ｅｔ ｉ ｏｎ Ｈｅｒ ａｌ ｄ
工 业 技 术
电磁 发射 的初 步研 究
柴睿 范天伦 谭 溥学 孙文龙 舒悦 （ 西北工业大学 陕西西安 ７ １ ０ １ ２ ９ ） 摘 要 ： 斌文介绍同步磁阻型线圈发射平台的工作原理 ， 初步 分析 目 前 同步 磁阻型线重发射验证平 台 在储能电源小型化 ． 位置触发、 弹射体 临界 条件， 线圈耦合 、 弹射体 减速力 （ 材料） 及驱动线圈寿命等方面的技 术瓶 颈， 得 出同步磁阻型线圈炮更适用于中低初速裁荷发射的结论。 同时， 研究同步 磁 阻型线日发射平台在新概念 电 磁 线啊能量武器， 大质量或荷弹射 （ 无人机 、 火箭） 以及能量转换机构等方面的应用前景， 为科学制定

电磁波实验报告电磁波实验报告引言：电磁波是一种在自然界中广泛存在的现象，它具有重要的科学研究和应用价值。

本次实验旨在通过设计和搭建适当的实验装置，探究电磁波的基本特性和应用。

一、实验目的本次实验的目的是通过测量电磁波的传播速度、频率和波长，了解电磁波的基本特性，并探索其在通信和能量传输方面的应用。

二、实验装置与步骤1. 实验装置：本次实验所需的装置包括：发射器、接收器、示波器、测量仪器等。

2. 实验步骤：a. 将发射器和接收器分别连接到示波器上，确保电路连接正确。

b. 调整发射器的频率和幅度，使其输出电磁波信号。

c. 使用示波器测量接收器接收到的电磁波信号的振幅和频率。

d. 根据测量结果计算电磁波的传播速度、频率和波长。

三、实验结果与分析经过一系列的测量和计算，我们得到了以下实验结果：1. 电磁波的传播速度：根据测量结果，我们发现电磁波的传播速度接近光速，即约为3×10^8 m/s。

这与我们在理论上所学到的结论相符。

2. 电磁波的频率和波长：通过示波器的测量，我们得到了电磁波的频率和波长。

频率是指单位时间内电磁波的周期性变化次数，而波长是指电磁波在空间中传播一个完整波周期所需的距离。

根据测量结果，我们可以计算出电磁波的频率和波长。

3. 应用探索：电磁波在通信和能量传输方面有着广泛的应用。

例如，无线通信技术就是基于电磁波的传输原理，通过调整电磁波的频率和幅度，我们可以实现无线电话、无线网络等通信方式。

此外，电磁波还可以用于能量传输，如无线充电技术，通过电磁波的传输，我们可以实现对电子设备的无线充电。

四、实验总结与展望通过本次实验，我们深入了解了电磁波的基本特性和应用。

我们通过测量和计算，得到了电磁波的传播速度、频率和波长等参数。

同时，我们还探索了电磁波在通信和能量传输方面的应用。

然而，本次实验只是对电磁波的初步探索，还有很多有待深入研究的问题，如电磁波的干涉和衍射现象等。

希望未来能有更多的实验和研究来进一步探索电磁波的奥秘。

推送到200 km 以上的高度，使用这个系统可重复发射小型卫星或者为未来兴建大型近地空间站提供廉价的物资运 输。1990 年初，美国Sandia 国家实验室设计了一种线圈型电磁发射装置，由9000 级驱动线圈组成，发射装置长 960 m，倾角25°，计划将600 kg 的电枢和1220 kg 的飞行器加速到6 km/s，加速度高达2000g［24］。目前， NASA 正在开展工程应用前期论证，研究“电磁+火箭”复合发射方式，已看到初步应用前景。
星际航行中的应用
• 在地面上进行电磁发射,由于受到大气层空气阻力的影响,大大降低了它
的效能。如果设想在月球上或其它没有空气的行星上,用电磁力发射航 天器,其效果将非常理想。随着技术的进步,在提高电源容量和降低电磁 发射装置质量的条件下,形成天基电磁式武器,用来应付敌方卫星和战略 导弹,都将是可行的。
• 中国航天科工集团公司未来构建快舟、开拓、羽舟、巧舟、轻舟五大系列的运载系统。其中，羽舟火箭——是利
用地面大型电磁弹射系统发射电推火箭，计划2020年完成电磁发射演示系统建设及原理验证试验。轻舟系列火 箭——是利用地面大型电磁弹射系统发射液体运载火箭，计划2020年前，完成电磁发射演示系统建设及原理验证 试验。
实验室应用
• 电磁发射器可用于高压物理实验,以研究材料的状态方程、金属成型和
焊接等,还可以用电磁发射器发射特高速小质量弹丸撞击热核燃料靶,进 行碰撞核聚变研究。1993年苏联科学院的GrigorigM.Chernyvskiy教授采 用电磁发射高速弹丸(速度为7km/s和10km/s),来研究高速冲击对飞船材 料的影响,并给出了实验数据和曲线。
电磁推射技术
• 电磁发射成本低、操控安全、适应性强、能量释放易于控制、可重复快速发射等优点，为快速、低成本地向太空

如何理解电磁波的电场和磁场？在我们的日常生活中，电磁波无处不在，从手机信号到微波炉加热食物，从无线电广播到卫星通信，电磁波都扮演着至关重要的角色。

要真正理解电磁波的工作原理，就必须深入探讨它的两个关键组成部分：电场和磁场。

首先，让我们来认识一下电场。

想象一下，有一个带电荷的小球，比如一个带正电的小球。

那么在它周围的空间里，就会产生一种影响力，能够对其他带电粒子施加力的作用，这种影响力就是电场。

电场的强度取决于电荷的大小和距离。

电荷越大，或者距离电荷越近，电场就越强。

如果有一个带负电的粒子靠近这个带正电的小球，它就会受到电场力的吸引。

反之，如果是一个带正电的粒子靠近，就会受到排斥。

电场的方向总是从正电荷指向负电荷。

电场的一个重要特点是它可以在真空中存在。

这意味着即使没有任何物质介质，电场依然能够传递力的作用。

接下来，再看看磁场。

我们可以通过一个简单的实验来感受磁场的存在。

拿一块磁铁，在它周围撒上一些铁粉，就能看到铁粉会沿着一定的线条排列，这些线条就代表了磁场的方向。

磁场是由运动的电荷产生的。

比如，电流在导线中流动时，就会在导线周围产生磁场。

磁场的强度与电流的大小以及导线的形状和位置有关。

与电场不同，磁场中的磁力线总是闭合的曲线。

而且，磁场对静止的电荷没有力的作用，只有当电荷在磁场中运动时，才会受到磁力的影响。

那么，电场和磁场是如何共同作用形成电磁波的呢？这就涉及到麦克斯韦方程组的伟大发现。

当电荷加速运动时，比如在一个天线中来回振动的电荷，它产生的电场也会随之变化。

根据麦克斯韦的理论，变化的电场会产生磁场，而变化的磁场又会产生电场。

就这样，电场和磁场相互激发，像波浪一样向前传播，这就是电磁波。

电磁波的传播速度非常快，在真空中接近光速。

电磁波的频率和波长决定了它的性质和用途。

频率越高，波长越短，能量也就越高。

例如，无线电波的频率较低，波长较长，可以传播很远的距离，用于广播和通信。

而紫外线、X 射线和伽马射线的频率很高，波长很短，具有很强的能量，能够穿透物质，常用于医学成像和材料分析等领域。

多极子展开理论指出：一个线度小于波长的体电流源，其 电磁辐射场等效于一个电偶极子、一个磁偶极子及诸多多 极子联合辐射场，而且往往偶极子辐射占优
8
14.2 电磁泄漏发射机理
14.2.1 辐射发射原理与模型
按照多极子展开理论，信息设备信息电磁泄漏场可用红信号 电流经电偶极子产生的发射场来等效
电偶极子发射场的主要特性
5
14.1.2 发展过程
国外TEMPEST技术发展概况
20世纪初期开始研究，发展与各国窃密与防窃密斗争密切相关 20世纪初期到60年代是TEMPEST技术逐步被发现和认识的时期 20世纪50年代，美国开始研究，1981颁布了标准，1982英国和北
约颁布了标准，列为最高机密 1985年，荷兰工程师Van Eck，演示了计算机CRT显示器泄漏发
NONSTOP, HIJACK, SOFT-TEMPEST
NONSTOP涉及信息设备的二次泄漏发射问题，主要研究无线发 射装置对信息设备中红信号的影响
HIJACK主要研究与密码设备有关的电磁泄漏 SOFT-TEMPEST通过事先植入目标计算机的程序，窃取硬盘中
的数据，以隐藏的方式把信息通过设备产生的电磁波有意发射出 去，然后利用接收还原设备接收隐藏的数据
减少共模传导发射的方法
在信号线和电源线上串联共模扼流圈，在地与导线之间并联电容器、 组成LC滤波器进行滤波
11
14.2.3 红黑信号分析识别
红黑信号分析识别技术是TEMPEST检测技术的核心，是 TEMPEST检测与EMC测试的主要区别
TEMPEST防护技术要抑制红信号发射，允许一定限度的黑 信号发射
在频率，远区辐射场强随频率增加而线性增强 在时域，远区辐射场时域波形正比于电流波形的时间导数 近场区与远场区的空间衰减规律不同：在远场区，电场与磁场皆按1/r

２ １ 电容驱 动 的直线 感应 电磁 发 射器 的数学模 型 ．
这里采 用集 中参 数 的 方法 建 立 了 电路 模 型 。 把 铝合 金 圆筒 状 的抛 体 均匀 地 分 为 ｍ 个 圆 环 。驱
动 线 圈的个数 为 ｎ 。具体 的 电路 模型 如 图 １所示 。
Ｃ
学为 Ｎ Ｓ Ａ Ａ做 的 一 个 Ｅ Ｏ（ ａｔ ｔ ｏｂｔ 电磁 发 射 Ｔ ｅｒ ｏ ｒｉ ｈ ） 装置 的初 步设计 把重量 为 １ ｋ ４ ｇ的 物体 加速 到 ６ ｍ ｋ／ ｓ 。本 文对一 个 两段 式 的直 线感 应 电磁 发 射 器进 行 了分 析 ， 过 Ｍ Ｔ Ａ 通 Ａ Ｌ Ｂ编 制 了仿 真 程 序 ， 影 响 对 直线感 应 电磁 发射 器 的一 些 因素 进 行 了 比较 分 析 ， 这为 以后 的实 验提供 了依 据和 理论 上 的指 导 。
王秋 良 （９ ５ ） １６ 一 ，男 ， 北 籍 ，研究 员 ， 士 ，主要 从 事 超 导 磁体 及 电 工 电能 新 技 术 研 究 。 湖 博
电 工 电 能 新 技 术
对 角矩 阵 。
第２ ９卷
Ｍ一驱 动线 圈 和抛 体 分 片 的 互 感 ， ｎ＋ｍ 阶 是
的矩 阵 。
感 应 电磁 发射 器 的数 学模 型 。通过 ＭＡ Ｌ Ｂ编 写 了 系统暂 态仿 真 的仿真 程序 ， 出 了 系统仿 真 的 ＴＡ 给 流程 图。其 次比较 了直 线感应 电磁发 射 器三相 电源不 同的触发 相序 对发 射 性 能的 影 响 ， 到 了最 得
优 的触发相 序 。分析 了不 同抛 体初 始位置 对 出口速度 和动 能转换 效 率 的影 响 。最后 比较 了两段 直
能， 电感 储 能 ］ 飞 轮储 能 】 ， 。本 文 中通 过 不 同频 率 的谐振 电容 器为两 段直 线感应 电磁 器供 电 。

ｔ ｈ ｅ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｐ ｌ ａ ｓ ｍａ ａ ｒ ｍａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｒ ａ ｉ ｌ ｌ ａ ｕ ｎ ｃ ｈ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ： Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎｅ ｔ ｉ ｃ Ｌ ａ ｕ ｎ ｃ ｈ； Ｐ ｌ ａ ｓ ｍａ Ａｒ ｍａ ｔ ｕ ｒ ｅ； Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ
ｌ ａ ｕ ｎ ｃ ｈ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｕ ｓ ｅ ｄ ｏｒ ｆ ｐ ｌ ａ ｓ ｍａ ａ ｒ ｍａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ｌｌ ａ ｙ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ．Ｔ ｈｅ ｓ ｉபைடு நூலகம்ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｌｃ ａ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ａ ｔ ａ
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ｆ Ｔ ｈ ｅ ２ ７ 曲Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｃ ｏ ｍｐｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ａ ｐ ｐ ｒ ｏ ｐ ｒ ｉ ａ ｔ ｅ ｌ ｙ ｓ ｉ ｍｐｌ ｉ ｉｅ ｆ ｄ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｒ ａ ｉ ｌ

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 λπβ2=，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。

第40卷第4期：1052-1064 高电压技术V ol.40, No.4: 1052-1064 2014年4月30日High V oltage Engineering April 30, 2014 DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2014.04.014电磁轨道炮发射技术的发展与现状李军1，严萍2，袁伟群3（1. 北京特种机电技术研究所，北京100012；2.中科院电力电子与电气驱动重点实验室，北京100190；3.中科院电工所，北京100190）摘 要：为给电磁轨道炮发射技术的进一步发展提供指导，回顾了电磁轨道炮发射的发展历程和应用前景，重点介绍了电磁发射技术中的研究热点和电磁轨道炮的研究现状，从电的特点出发，分析了基于电能利用的电磁炮技术的优、缺点，指出电磁炮是发射技术发展的必然趋势。

由于技术的复杂程度极高，涉及到诸多非常规极端条件，因此对相关规律和现象的认识还有很大局限，发射器寿命问题的解决是电磁炮走向应用的前提，而电源的小型化问题将在相当一段时间成为电磁炮技术应用的范围与领域拓展的关键问题，有必要有针对性重点研究关键问题和瓶颈技术，以期迅速发展电磁发射技术推动电磁炮的应用。

关键词：电磁发射；电磁炮；轨道炮；脉冲功率；直线电机；电容储能；电感储能；电枢Electromagnetic Gun Technology and Its DevelopmentLI Jun1, YAN Ping2, YUAN Weiqun3(1.Beijing Institute of Special Electromechanical Technology, Beijing 100012, China; 2. Key Laboratory of Power Electronics and Electric Drive, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 3. Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy ofSciences, Beijing 100190, China)Abstract：In order to provide a reference for further development of electromagnetic gun technology, after reviewing the achievement and application prospects of electromagnetic gun, we introduced the research status of electromagnetic gun and its related key technology. In view of the characteristics of electricity, the advantages and disadvantages of electro-magnetic gun technology based on the energy use are analyzed. It is pointed out that the electromagnetic gun is the inevitable development trend of launch technology. Although the principle of electromagnetic lunch (EML) is simple, the EML technology is of extremely high complexity due to involving many abnormal extreme conditions. The understanding of relevant laws and phenomena is also very limited. Consequently, the emitter life problem is the precondition of elec-tromagnetic gun to application, and the miniaturization of the power supply will be the key problem for quite some time in the field of electromagnetic gun technology application. It is necessary to have a specific focus on the key technology in order to develop electromagnetic launch technology rapidly and promote the application of electromagnetic gun.Key words：electromagnetic lunch; electromagnetic gun; railgun；pulsed power; linear motor; capacitor storage; inductive energy storage; armature0引言电磁轨道发射是一种能将物体加速至超高速度的新型发射方式，它利用电磁力驱动有效载荷，能将电磁能转换成机械动能，可加速包括弹丸、炮弹、导弹、火箭、卫星、飞机等在内的多种物体[1]。

电磁轨道炮的设计与初步研究组长：夏君非二（2）组员：张丰泽二（9）王敬淳二（2）周云暐二（）指导老师：徐明上海市七宝中学完成时间2012.4摘要进行电磁轨道炮简要模型的制作，分析其工作原理，即安培定理、电磁感应定理等，加深对各种电磁学原理的认知与运用，试对电磁轨道炮在生活中的运用提出自己的见解，对电磁轨道炮未来的发展提出自己的观点。

提升动手能力，沟通能力等多种人际交往能力。

贯彻落实学校人文见长，全面发展的理念。

关键字电磁轨道炮安培力电磁感应定理一：研究背景本组实验研究的基本目的在于还原轨道炮的雏形，以其最原始的构造对影响电磁轨道炮的各种因素进行探究轨道炮是电磁炮最常见的式样。

电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器．与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程．但因材料和电力等关键问题无法从根本上解决，致使电磁轨道炮研究中断了很久。

电磁轨道炮有一些突出优点：一是弹丸速度快，精度高，射程远，威力大。

二是炮弹体积小，重量轻。

三是生存能力强。

电磁炮引起了世界各国军事家们的关注基于电磁炮多方面的优点，本文研究小组计划构造出电磁炮的基本模型，以此研究并改进其性能。

经查阅资料，已得知该方面研究的进展与部分细节：1轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去．它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸．当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出。

2轨道间的强磁原由两导轨通以电流而产生，小型轨道装置无法产生大磁场，而是使用加装在轨道下的永久磁铁替代。

故磁铁的磁感强（到导轨一定距离）大小、空间均匀性及其取向是产生磁场的要素。

3轨道炮通常是大功率机械。

通电流后，在子弹和轨道间产生的大量热足以使其部分氧化，从而影响子弹和导轨的接触，降低轨道炮性能。

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。

电磁波与通信技术实验探究初中三年级物理科目教案一、实验目的通过本实验，学生将能够了解电磁波的基本概念、特性和通信技术的应用，并能够亲自参与设计和进行简单的通信实验。

二、实验材料和器材1. 信号发生器2. 接收器3. 导线、电池、指南针等实验器材4. 实验记录表格三、实验步骤1. 学生和教师一同进行导入，介绍电磁波和通信技术的基本概念和背景知识。

2. 学生观察教师演示的实验现象，比如无线电信号的传输、电磁波的产生等。

3. 学生分成小组进行实验设计，并根据实验目的选择合适的实验步骤进行实验。

4. 学生使用信号发生器和接收器进行通信实验，记录实验数据并填写实验记录表格。

5. 学生根据实验结果和数据，进行数据分析和讨论。

6. 学生以小组为单位，进行实验结果的汇报和展示。

四、实验内容1. 实验一：电磁波的产生和传播a. 学生了解电磁波的产生原理，使用信号发生器产生不同频率的电磁波。

b. 学生观察和记录电磁波在不同介质中的传播情况。

c. 学生讨论和总结电磁波的特性，如频率、波长和传播速度等。

2. 实验二：无线电通信实验a. 学生了解无线电通信的原理和基本构成，使用信号发生器和接收器进行简单的无线电通信实验。

b. 学生记录实验数据，包括信号发送和接收的频率、距离等。

c. 学生对实验结果进行分析和讨论，并探讨通信质量和距离的关系。

五、实验总结和展望通过本实验，学生对电磁波和通信技术有了更深入的了解。

他们通过实际操作和观察，能够亲身体验电磁波的产生和传播过程，理解通信技术的基本原理。

通过小组合作和实验数据的分析，学生培养了科学实验和数据处理的能力，培养了团队合作和探究精神。

未来，我们可以进一步扩展实验内容，引入更复杂的通信技术，并结合现实生活中的应用案例，让学生更深入地了解电磁波和通信技术的重要性和应用前景。

六、安全注意事项1. 在进行实验时，保持实验环境整洁，避免电线交错和堆积，以免发生意外。

2. 使用电池时要小心操作，避免短路和电池泄漏等问题。

ｉ ａ ｌ ｕｎ ｉ ｙ ｒ ｅ ｏ ｉｙ ｌ ｕ ｈ ａ ｅｄｉｃ ｓ ｅ ｎｄ ｓ ｇｅ ｔ ｄ ｃ ｒ ｉｇ ｎ ｈ ｐｅ ｖ ｌ ｃｔ ａ ｎｃ ｒ ｓ ｕ ｓ ｄ ａ ｕｇ ｓ ｅ ． Ｋ ｅ ｗｏ ｄ ｅｅ ｔ ｏ ａ ｙ ｒ ｓ： ｌ ｃ ｒ ｍ ｇｎｅ ｉ ａ ｔｃ １ｕｎｃ ｈ；ｒ ｉｇｕ ａｌ ｎ； ｖ ｌ ｃｔ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｅ ｏ ｉｙ ｍ ａ ｕ ｅ ｎｔ
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Ｖｏ． ＯＮｏ ３ １５ ．
工 程 与试 验 ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＴＥＳ Ｔ
电磁 发 射 中初 速 测 量 的 初 步 分 析
金 涌 ， 杨春 霞 ， 海 元 ， 保 明 李 栗
（ 南京理 工 大学 弹道 国防科技 重点 实验 室 ， 苏 南京 ２ ０ ９ ） 江 １ ０ ４
击精度 和毁 伤概 率 。电磁炮 利用 电磁力 所做 的功 作
ｌ 引 言
电磁发射 技术是 一种 极有 前途 和发展 潜力 的推 进 技术 ， 是发射 理论 和技 术领域 的一 次 飞跃 ， 为解 它 决人 们对 超高速 、 质 量 发射 的要 求 开辟 了一 条 新 大
的途 径 。 电 磁 炮 是 利 用 电 磁 发 射 技 术 制 成 的 一 种 先 进 的动能杀 伤武 器 ， ２ 世 纪 ８ 自 Ｏ Ｏ年 代 初 期 以 来 ， 引 起 了 世 界 各 国 的 广 泛 关 注 。 电 磁 炮 在 未 来 武 器 的 发

电磁波物理教案电磁波物理教案1教学目标：1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。

了解变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。

2、了解电磁场在空间传播形成电磁波。

3、了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。

体会两位科学家研究物理问题的思想方法。

教学过程：一、伟大的预言说明：法拉第发现电磁感应现象那年，麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生，从小就表现出了惊人的数学和物理天赋，他从小热爱科学，喜欢思考，1854年从剑桥大学毕业后，精心研读了法拉第的著作，法拉第关于“场”和“力线”的思想深深吸引了麦克斯韦，但麦克斯韦也发现了法拉第定性描述的弱点，那就是不能定量的描述电场和磁场的关系。

因此，这位初出茅庐的科学家决定用他的数学才能来弥补。

1860年初秋，麦克斯韦特意去拜访法拉第，两人虽然在年龄上相差四十岁，在性情、爱好、特长方面也迥然各异，可是对物质世界的看法却产生了共鸣。

法拉第鼓励麦克斯韦：“你不应停留在数学解释我的观点”，而应该突破它。

说明：麦克斯韦学习了库仑、安培、奥斯特、法拉第、亨利的研究成果，结合了自己的创造性工作，最终建立了经典电磁场理论。

说明：法拉第电磁感应定律告诉我们：闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流，我们知道电荷的定向移动形成电流，为什么会产生感应电流呢？一定是有了感应电场，因此，麦克斯韦认为，这个法拉第电磁感应的实质是变化的磁场产生电场，电路中的电荷就在这个电场的作用下做定向移动，产生了感应电流。

即使变化的磁场周围没有闭合电路，同样要产生电场。

变化的磁场产生电场，这是一个普遍规律说明：自然规律存在着对称性与和谐性，例如有作用力就有反作用力。

既然变化的磁场能够产生电场，那么变化的电场能否产生磁场呢？麦克斯韦大胆地假设，变化的电场能够产生磁场。

问：什么现象能够说明变化的电场能够产生磁场？（例如通电螺线管中的电流发生变化，那么螺线管内部的磁场要发生变化）说明：根据这两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间在空间某区域中有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场能够引起变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场.........这样变化的电场引起变化的磁场，变化的磁场又引起变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播就形成了电磁波。

初中一年级物理电磁波的应用和发展电磁波是一种由电场和磁场交替产生而传播的波动现象。

在我们日常生活中，电磁波有着广泛的应用和不断的发展。

本文将从通信、医疗和科学研究等方面，介绍初中一年级物理中电磁波的应用和发展。

一、通信领域的应用1.1 无线电通信无线电通信是利用无线电波进行远距离的信息传递的技术，广播、电视、无线电、卫星通信等都是利用电磁波传输信号的方式。

凭借电磁波的传播特性，无线电通信在信息传输方面起到了重要的作用。

1.2 手机通讯手机通讯也是电磁波应用的典型代表之一。

手机利用微波频段的电磁波进行通信，通过天线接收和发射信号，实现了人与人之间的远距离通讯。

手机通讯的发展极大地方便了人们的生活和工作。

二、医疗领域的应用2.1 医学影像检查医学影像检查是医学领域常用的一种分析诊断方法。

通过利用电磁波的特性，如X射线、CT扫描、核磁共振等，可以观察和分析人体内部的病变情况，帮助医生做出准确的诊断。

2.2 医疗治疗电磁波在医疗领域还有一些特殊的应用，如电磁波被应用于物理治疗，如电磁波疗法和磁疗。

这些治疗方法可以帮助患者恢复身体，加速伤口愈合，缓解疼痛等。

三、科学研究领域的应用3.1 天文观测天文学家利用电磁波进行天文观测，通过观测不同波长的电磁波，可以了解宇宙中不同物质的性质、远距离星系的构成、宇宙射线等信息。

电磁波在天文学研究中的应用，为我们的宇宙认知提供了重要的依据。

3.2 实验研究在实验室中，科学家们通过利用电磁波，进行一系列的实验研究。

例如，利用激光等电磁波进行原子分子的精确测量，进而研究其结构和性质，为材料科学、物理学等学科的发展做出了巨大贡献。

四、电磁波应用的发展随着科学技术的不断进步，对电磁波的应用也在不断发展和创新。

4.1 5G通信技术近年来，5G通信技术成为了热门话题。

5G通信技术利用了更高频段的电磁波，带来了更快的速度和更大的带宽，为人们提供了更加便捷和高效的通信体验。

这也是电磁波应用不断发展的一个典型案例。

电磁炮的发射原理基于电磁力，即洛伦兹力。

具体来说，电磁炮是利用电磁系统中电磁场产生的洛伦兹力对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的动能。

与传统大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁场对金属炮弹进行加速。

具体来说，电磁炮主要由能源、加速器、开关三部分组成。

能源负责提供强大的电能，加速器则负责将电能转化为强大的磁场，进而产生洛伦兹力。

开关的作用是控制电流的通断，从而控制电磁炮的发射。

在发射过程中，电磁炮会将电能转化为磁场，产生强大的洛伦兹力，将炮弹推出炮膛。

由于洛伦兹力的作用方向与电流方向垂直，因此需要采用线圈炮或轨道炮等特殊结构来提高加速效率和炮弹速度。

总之，电磁炮是一种利用电磁力发射炮弹的先进武器，具有速度快、射程远、精度高等优点。

在未来战争中，电磁炮有望成为一种重要的武器系统。