DB-SD24 電磁場電磁波可視化教學實驗系統(tǒng)電磁波及傳播特性實驗
一、實驗目的1)通過電磁感應(yīng)裝置的設(shè)計,了解麥克斯韋電磁感應(yīng)定理的內(nèi)容
2)理解電磁波輻射原理;了解電磁感應(yīng)的原理及作用,
3)理解電場與磁場的相互關(guān)系,通過LED來驗證電磁場的存在。
二、實驗項目
1)認識電磁波實驗
2)場矢量認知實驗
3)位移電流驗證實驗
4)可視化電磁波感應(yīng)器制作實驗
5)干涉法測量空間電磁波參量
DB-SD24 電磁場電磁波可視化教學實驗系統(tǒng)
一、概述
電磁場電磁波可視化教學實驗系統(tǒng)開設(shè)“電磁場與波”等相關(guān)課程實驗,突出設(shè)計類、綜合類,兼?zhèn)潋炞C類相關(guān)實驗,提高學生設(shè)計動手能力;該系統(tǒng)注重一系列趣味性實驗過程,能最大限度調(diào)動激發(fā)學生自主學習知識的自覺性,以完成對重點知識點理解和運用為目的,培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。巧妙運用麥克斯韋方程的工程應(yīng)用技術(shù),采用特制的無源發(fā)光電磁波感應(yīng)器,使抽象的“電磁波”看得見、摸得著,電波傳播眼見為實,幫助學生建立空間形象;有效化解感念抽象于形象,化物理現(xiàn)象模糊于具體,改變實驗呆板、實驗內(nèi)容單調(diào),印象不深刻的弊端。開放式實驗平臺,支持授課老師利用本系統(tǒng),廣泛開展和開發(fā)創(chuàng)新實驗項目,形成教學涉及學科面廣,知識點覆蓋寬,多學科實驗項目豐富,實驗系統(tǒng)使用效率高。
電磁場電磁波可視化教學實驗系統(tǒng)設(shè)有波長測量、功率檢波、電磁場極化等若干簡單又富有論證性的實驗。把檢波天線放置在固定的位置以后,可以看到小燈泡的明暗與極化方式有著對應(yīng)的關(guān)系。通過調(diào)整檢波天線的位置或者檢波天線的角度方向,觀察發(fā)光燈泡的明暗變化。這樣就可以直觀的感受到電磁波的分布參數(shù)、極化等豐富的概念。
在整個電磁場電磁波可視化教學實驗系統(tǒng)實驗過程中,學生通過極其簡單的幾個操作,就可以將所學的抽象的知識,通過具象化的實驗來驗證清楚,進一步提高了教育教學的效率。
二、實驗工作原理
用功率信號發(fā)射器作為發(fā)射源,通過發(fā)射天線產(chǎn)生電磁波,將另一副天線置于電磁波中,能在天線上感應(yīng)高頻電流,接收天線接收的功率足夠強時,肖特基檢波二極管將微波能量轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷,終端接上LED燈,電壓達到一定值時可以點亮LED燈,形象直觀的觀察發(fā)射天線的方向圖、主瓣、副瓣、后瓣、零點方向、極化等。
檢波二極管輸入功率點亮LED燈,不同的LED燈點亮電壓不同,紅色最低,蘭色、白色最高。在現(xiàn)有配置情況下,最遠可以在170cm處點亮,距離越近燈越亮。也可以將不同的LED組合使用,但點亮距離會稍微減小。
實驗原理圖
三、 實驗內(nèi)容
實驗1、電磁波及傳播特性實驗
實驗 2、電磁波極化特性實驗
實驗 3、電磁波反射與行駐波特性實驗
實驗4、電磁波反射特性實驗
實驗5、電磁波邊界條件實驗
實驗6、電磁波對不同物質(zhì)的透射實驗
實驗7、電磁輻射原理實驗
實驗8、天線方向圖繪制實驗
四、實驗配置參數(shù)
序號 | 名 稱 | 主 要 技 術(shù) 規(guī) 格 |
1 | 電磁波綜合實驗教學系統(tǒng) | 鋁合金導軌,發(fā)射支架,接收支架。 |
接收天線支架、滑臺, 金屬導體反射板線支架、滑臺。 | ||
圓極化螺旋天線,極化柵格網(wǎng)滑臺。 | ||
50cm低損耗同軸電纜,發(fā)射機一臺,實驗指導書。 | ||
2 | 工作頻率 | 范 圍: 138MHz-4.5GHz。 |
3 | 射頻功率放大輸出 | 功率控制: 0~31級衰減調(diào)整控制。 |
功率放大頻率范圍:2350MHz~2450MHz。 | ||
最大輸出功率:<27dBm。 | ||
4 | 發(fā)射組件 | 一體化多頻段三極化微帶天線:覆蓋垂直極化、水平極化、右旋圓極化;增益:>10dBi。 |
5 | 接收組件 | 無源檢波器LED發(fā)光靈敏度:4dBm;LED燈顏色有紅、黃、蘭、綠、白色及其組合,接收天線微帶八木天線半波天線等。 |
6 | 射頻檢波模組 | 檢波靈敏度:>3.2GHz,動態(tài)范圍:70dB收發(fā)最遠距離170cm。 |