[發明專利]電磁波空間分布演示儀

有效

• 申請號: 201210129571.6
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102663942A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 陳曉白;李寶河;趙慈;張勇;葛超力;付曉宇
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙) 11400
• 代理人: 葛強;鄔玥

技術領域

本發明涉及教學儀器。更具體地說，本發明涉及電磁波空間分布演示儀。

背景技術

實驗教學作為現代科學教育體系中的重要組成部分。由于其具有直觀、互動等特點，因此在實際教學中越來越受到重視。但是，在現有的實驗教學中特別是在電、磁、波等物理現象的特性演示過程中，這些物理現象本身的特性不能通過視覺直接觀測，故需要借助于其它的手段來進行演示。

對用于演示電磁波的儀器而言，目前公知的實驗儀器主要是EM-1型電磁波演示儀。

但是，現有技術的這種電磁波演示儀只能演示電磁波在某個點的性質，而不能將某段空間里整段電磁波的強弱和方向等演示出來。

發明內容

本發明的目的之一是要提供一種能夠較為直觀地演示電磁波空間分布等特性的裝置。

本發明提出了一種電磁波空間分布演示儀，其中包括：電磁波發生裝置，包括電磁波發生電路和發射部分天線；以及電磁波接收裝置，包括多個接收天線以及與接收天線連接的發光裝置。

電磁波發生電路主要是由電子管、電阻和電感線圈組成的高頻振蕩電路。電子管產生高頻振蕩，通過發射天線與振蕩回路的耦合，在發射天線周圍產生電磁場。

在本發明的一種實施方式中，電磁波發生裝置還可以包括罩住電磁波發生電路和發射天線的保護罩。保護罩既可以減少周圍人和儀器受到的干擾，也可以保護儀器內部電路。保護罩上開設多個散熱孔。

在本發明的一種實施方式中，發光裝置可以采用例如小燈泡的發光裝置，該燈泡安裝于橫梁上連接接收天線的燈泡底座，小燈泡的亮暗程度反映了電流的大小程度，從而反映了電場的強度。觀察者通過觀察接收裝置上不同空間位置的小燈泡的亮暗，就可直觀地了解電磁場的空間分布情況。

電磁波空間接收裝置還可以包括安裝接收天線的橫梁，橫梁上安裝有直接連接接收天線的支座(燈泡底座)，接收天線采用可調節長度的拉桿天線。拉桿天線分為天線底端部分和抽拉部分，天線底端部分可以與抽拉部分成90度角，天線底端部分與抽拉部分采用可旋轉連接，使得抽拉部分可以在垂直于天線底端部分的平面上旋轉。天線底端部分和支座可以熔接等方式形成為一體，也可以采用可拆卸連接式構造，可拆卸連接的結構更加靈活，便于調整。拉桿天線可以調節長度，從而調整接收波長，而且可以旋轉，以適應實驗的需要。

在本發明的一種實施方式中，在橫梁上表面沿長度方向形成有導軌，所述支座可以沿導軌移動。由于支座與天線底端部分連接，接收天線可以隨著支座在橫梁上平行移動，從而在不同位置演示。

在本發明的一種實施方式中，天線可以按照如下規律設置。橫梁上沿長度方向每隔一定距離依次開有若干組槽，這段距離為天線底端可活動部分長度的1～2倍。移動天線低端部分，可以改變天線在橫梁上的位置，做到能演示橫梁上任意位置的電磁波現象。設置該槽間距離的考慮是，由于天線無法演示沒有開設槽的位置的現象，所以可以通過彎曲天線低端可彎曲部分，使得無槽處位置現象也可以演示。另一方面，如果未開設槽的部分的長度大于天線底端可活動部分長度的兩倍，則即使彎曲可活動部分，天線也不能達到在該位置，從而無法演示該處的現象。另一方面，還要考慮開槽對橫梁的強度的影響，因此選擇槽之間的距離為槽長度1～2倍是適宜的。

每組槽包括兩個平行槽，接收天線每兩根一組，相互平行，天線底端可活動部分通過緊固裝置分別可拆卸的安裝于兩道平行槽上，在每組兩根接收天線之間的支座上設置與天線電連接的燈泡。

在本發明的一種實施方式中，接收裝置還包括分別位于接收裝置橫梁上的發射天線和反射天線，以及兩根連接線；發射天線和反射天線可以采用兩根平行的屏蔽線，一端固定在橫梁前端，另一端固定在橫梁后端，所述發射部分天線和反射天線首端之間和尾端之間分別由連接線連接。連接線可均也可采用屏蔽線。使用屏蔽線可以避免外界的信號干擾，同時降低電磁信號的損耗。

根據本發明的電磁波空間分布演示儀，由發射管產生高頻振蕩，再通過發射天線與振蕩回路的耦合，在發射天線上引起感應電流，在發射天線的周圍產生很強的電磁場。由于發射電路是開放電路，電磁場暴露于空間中，有利于電磁場的輻射，從而形成電磁波。通過半波振子接收天線上的小燈泡顯示電磁波的電場強弱及其方向，同時利用金屬板(或墻面)對電磁波的反射在空間形成駐波。

附圖說明

以下將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。

圖1示出了本發明一個實施例的電磁波空間分布演示儀的電磁波發生裝置的結構示意圖；

圖2示出了圖1所示電磁波發生裝置的發射器的電路結構圖；