实验十五选做

观察电磁波的存在与传播

电与磁

实验原理

变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远向外传播,形成电磁波。麦克斯韦电磁场理论预言了电磁波的存在,赫兹通过实验首次证实。电磁波在真空中以光速 c = 3×10⁸ m/s 传播,不需要介质。电磁波的频率 f、波长 λ 和波速 c 满足关系 c = fλ。

交互模拟

拖动鼠标旋转视角,滚轮缩放,观察电磁波三维传播 (E ⊥ B ⊥ k)

🖱 拖拽旋转 · 滚轮缩放 · 右键平移

实验目的

  1. 观察电磁波的存在,了解电磁波的产生条件
  2. 了解电磁波的传播特点及其在通信中的应用

实验器材

  1. 电磁波演示器(发射器、接收器)
  2. 收音机(或手机)
  3. 发光二极管
  4. 导线
  5. 电池
  6. 示波器(可选)

实验步骤

  1. 观察电磁波的产生:将电磁波演示器的发射器接通电源,把接收器靠近发射器,观察接收器上的发光二极管是否发光
  2. 改变发射器与接收器之间的距离,观察二极管亮度的变化,体会电磁波能传递能量
  3. 逐渐增大距离直到二极管熄灭,再移回,记录电磁波的有效传播范围
  4. 将收音机调至无电台的频段,打开演示器发射器,听收音机是否发出干扰声(或手机通话时靠近,观察干扰),体会电磁波传递信息
  5. 将发射器、接收器之间放置金属板(或让同学站在中间),观察电磁波是否被遮挡,体会电磁波的传播特性
  6. 用示波器(或手机频谱软件)观察发射器信号的波形(可选)

实验结论

  1. 电磁波由振荡电路产生,能脱离导体在空间中传播,并能传递能量和信息
  2. 电磁波在真空中的传播速度等于光速 c = 3×10⁸ m/s;金属导体能反射、屏蔽电磁波
  3. 收音机、手机、电视等设备都是通过接收电磁波来工作的

交流与评价

  1. 电磁波是如何产生的?振荡电路的作用是什么?
  2. 为什么手机在电梯或地下室信号变差?这说明了电磁波的什么特性?
  3. 电磁波在生活中有哪些应用?如何减少电磁辐射的影响?

注意事项

  • 发射器工作时不要长时间贴近身体,注意电磁辐射防护
  • 测量交流电压等涉及市电的操作必须由老师监督进行
  • 实验器材轻拿轻放,天线不要弯折
  • 用收音机测试时,选择一个没有电台的频段效果更明显
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