文档介绍：用手机演示电磁波屏蔽的探究
郑圆成1 ,赵力红2
(,浙江金华 321004 ;2. 杭州富阳中学,浙江杭州 311400)
摘要:本研究利用手机发射电磁波的性能,结合生活中的金属罐(油漆罐)、金属纱窗、食盐水等简易材料研究电磁波屏蔽现象。
关键词:电磁波屏蔽;手机;溶液
1 引言
电磁波入射于导体时,在界面上产生反射波和透射入导体内的折射波。在导体介质内部传播时,交变电磁场与自由电子运动相互制约,电磁波不断衰减,电磁能量转化为热量[1]。用实验去探究电磁波屏蔽效果,有时金属屏蔽体能对电磁波产生较好的屏蔽效果,有时却效果欠佳。于是我们利用手机和简易材料进行了进一步探索,尝试着将手机置入金属罐(油漆罐)、金属网和饱和食盐水溶液中,观察手机的信号状况,分析相应的电磁波屏蔽情况。
2 探究手机放在金属罐内的信号屏蔽情况
采用手机工作的两种状态,拨通和未拨通,放入空油漆罐,观察金属罐屏蔽电磁波的效果,以下A为测试手机,B为拨打手机。
1) 手机先拨通后放入空油漆罐。将手机A先拨通然后放入空油漆罐,油漆罐盖封口,用手机B拨号,手机A依然能持续发出声音,可以发出信号,此时的电磁波屏蔽效果不明显。
2)未拨通的手机放入空油漆罐。将手机A直接放入空油漆罐,油漆罐盖封口,用手机B拨号,手机A未能发出声音,不能收到信号,这时候电磁波屏蔽效果明显。
两种方式下,屏蔽效果不同,我们猜想这可能是手机本身的情况,查阅资料,人们通常使用的gsm手机会在环境信号下降时通过补偿电路增大自身发射功率,弥补环境信号下降造成的通话质量下降。同时,不同时段、不同地点,手机接收到的基站信号强弱程度不同。
3 探究手机放在金属网内的信号屏蔽情况
将油漆罐盖换成金属网,反复尝试后,采用了以下两个过程,观察金属网屏蔽电磁波的效果。
1)一层与两层金属网屏蔽效果定性对比。将手机A放入空油漆罐内,盖一层金属纱窗网,透过网罩观察信号格数,观察到手机有一至三格信号,用手机B拨号,手机A能够接通。将手机A放入空油漆罐内,盖两层金属纱窗网,透过网罩观察信号格数,观察到手机A信号逐渐降为零格
。
2)两层金属网不同时间段拨通次数定量测定。用手机B拨号,手机A接通情况见表1。随着时间改变,手机信号会改变,手机接通的次数不同,测试手机难接通率分别为早上50% 、晚上5% 。
表1两层金属纱窗网的电磁波屏蔽
时间
连通情况
早上8:00(拨20次)
通
断
断
通
通
通
通
断
断
断
断
通
断
通
断
通
断
通
通
断
晚上10:00(拨20次)
通
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图1 金属网屏蔽电磁波
手机在金属网内,可以起到屏蔽效果,两层金属网屏蔽效果明显优于一层金属网的屏蔽效果,两层叠加后,网孔相当于变小了,由此我们推测,金属网屏蔽效果与网孔大小相关的。第二个步骤验证了前面我们探究手机放在金属罐内的信号屏蔽情况时,对手机这个信号源发射电磁波信号不稳定的猜想。
4 溶液代替金属网作为电磁波屏蔽材料
使用自来水和饱和食盐水作为电磁波屏蔽材料,观测溶液对电磁波的屏蔽效果。
1)自来水作为屏蔽材料拨通次数的定量测定。将食用