2018-2019學年高中物理 第14章 電磁波 14.3 電磁波的發(fā)射和接收課件 新人教版選修3-4.ppt

3 電磁波的發(fā)射和接收,一、電磁波的發(fā)射 1.要有效地發(fā)射電磁波,振蕩電路必須具有兩個特點: (1)要有_的振蕩頻率,頻率越高,發(fā)射電磁波的 本領越大。 (2)應采用_,振蕩電路的電場和磁場必須分散 到盡可能大的空間。,足夠高,開放電路,2.開放電路:在實際的開放電路中,線圈的一端用導線 與大地相連,這條導線叫作_;線圈的另一端與高高 地架在空中的天線相連。 3.無線電技術(shù):使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫作 _。調(diào)制的方法有兩種:一種叫調(diào)幅,使高頻電磁波 的_隨信號的強弱而變;另一種叫調(diào)頻,使高頻電磁 波的_隨信號的強弱而變。,地線,調(diào)制,振幅,頻率,二、無線電波的接收 1.接收原理:電磁波在傳播時遇到導體會使導體中產(chǎn)生 感應電流,所以導體可用來接收電磁波,這個導體就是 接收_。 2.電諧振:當接收電路的_跟接收到的電磁波 的_相同時,接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強,這種 現(xiàn)象叫作電諧振。,天線,固有頻率,頻率,3.調(diào)諧:使接收電路產(chǎn)生_的過程叫作調(diào)諧。 4.解調(diào):使聲音或圖像信號從接收到的_中還 原出來,這個過程是調(diào)制的逆過程,叫作解調(diào)。 5.無線電波:波長大于_(頻率低于300GHz)的電磁波 稱作無線電波,并按波長分成若干個波段,如長波、中 波、短波、微波等。,電諧振,高頻電流,1mm,【預習診斷】 1.請判斷下列說法的正誤。 (1)接收天線必須利用導體材料制作。 ( ) (2)利用接收天線接收到的信號可以直接還原成聲音或圖像。 ( ) (3)無線電波遇到導體,就可以在導體中激起同頻率的振蕩電流。 ( ),(4)波長越短的無線電波,越接近直線傳播。 ( ) (5)電視臺發(fā)射的是帶有信息的無線電波。 ( ),提示:(1)。電磁波能使導體中產(chǎn)生感應電流,不能使絕緣體中產(chǎn)生感應電流。 (2)。利用接收天線接收到的信號需要先經(jīng)過解調(diào)才能還原成聲音或圖像。 (3)。無線電波在傳播過程中,遇到障礙物就被吸收一部分,遇到導體,會在導體內(nèi)產(chǎn)生渦流(同頻率的振蕩電流)。,(4)。波長越短,傳播方式越接近光的直線傳播。 (5)。電視臺發(fā)射的是帶有信息的無線電波。,2.(多選)關(guān)于電磁波的傳播,下列敘述正確的是 ( ) A.電磁波頻率越高,越容易沿地面?zhèn)鞑?B.電磁波頻率越高,越容易沿直線傳播 C.電磁波在各種介質(zhì)中傳播的波長恒定 D.只要有三顆同步衛(wèi)星在赤道上空傳遞微波,就可把信號傳遍全世界,【解析】選B、D。由c=f可判定:電磁波頻率越高,波長越短,衍射性越差,不易沿地面?zhèn)鞑?而跟光的傳播相似,沿直線傳播,故選項B正確,A錯誤;電磁波在介質(zhì)中傳播時,頻率不變,而傳播速度改變,由v=f可知波長改變,故選項C錯誤;由于同步衛(wèi)星相對地面靜止在赤道上空36000km高的地方,用它作微波中繼站,只要有三顆互成120的同步衛(wèi)星,就幾乎可覆蓋全球。故選項D正確。,知識點一 電磁波的發(fā)射 探究導入: 如圖甲、乙所示是發(fā)射電磁波時常用的信號調(diào)制方式,請問這兩種調(diào)制方式有什么不同?,提示:甲圖中高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變,乙圖中高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變。,【歸納總結(jié)】 1.發(fā)射電路的兩個特點: (1)發(fā)射頻率足夠高。 (2)應用開放電路。,2.調(diào)制: (1)使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫作調(diào)制。 (2)調(diào)制方法。 調(diào)幅:使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變。 調(diào)頻:使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變。,3.無線電波的發(fā)射:由振蕩器(常用LC振蕩電路)產(chǎn)生高頻振蕩電流,用調(diào)制器將需傳送的電信號調(diào)制到振蕩電流上,再耦合到一個開放電路中激發(fā)出無線電波,向四周發(fā)射出去。,【特別提醒】 需要傳送的電信號必須經(jīng)過調(diào)制才能向外發(fā)射,常用的調(diào)制方式有調(diào)頻和調(diào)幅兩種。,【典題過關(guān)】 【典例】(2018金華高二檢測)用一平行板電容器和一個線圈組成LC振蕩電路,要增大發(fā)射電磁波的波長,可采用的做法是 ( ) A.增大電容器兩極板間的距離 B.減小電容器兩極板間的距離 C.減小電容器兩極板的正對面積 D.增大電容器兩極板的電壓,【正確解答】選B。根據(jù)f= 及v=f可知, =2v ,增大電容器電容,可以增大發(fā)射電磁波 的波長,由C= 可知,減小電容器兩極板的距離、增 大正對面積都可以增大電容器電容,故選項B正確。,【過關(guān)訓練】 1.(多選)關(guān)于無線電波的發(fā)射過程,下列說法中正確的是 ( ) A.必須對信號進行調(diào)制 B.必須使信號產(chǎn)生電諧振 C.必須把傳輸信號加到高頻電流上 D.必須使用開放回路,【解析】選A、C、D。電磁波的發(fā)射過程中,一定要對低頻輸入信號進行調(diào)制,用開放電路發(fā)射;為了有效地向外發(fā)射電磁波,必須把傳輸信號加到高頻電流上,A、C、D三項正確。而產(chǎn)生電諧振的過程是在接收電路,B項不正確。,2.(多選)關(guān)于調(diào)制器的作用,下列說法正確的是( ) A.調(diào)制器的作用是把低頻信號的信息加載到高頻電磁波上去 B.調(diào)制器的作用可以是把低頻信號的信息加載到高頻電磁波的振幅上去 C.調(diào)制器的作用可以是把低頻信號的信息加載到高頻電磁波的頻率上去 D.調(diào)制器的作用是將低頻信號變成高頻信號,再放大后直接發(fā)射出去,【解析】選A、B、C。調(diào)制器的作用是把低頻信號加載到高頻振蕩信號上去,選項A對,D錯;如果高頻信號的振幅隨低頻信號的變化而變化則是調(diào)幅,選項B對;如果高頻信號的頻率隨低頻信號的變化而變化則是調(diào)頻,選項C對。,【補償訓練】 1.為了使需要傳遞的信息(如聲音、圖象等)加載在電磁波上發(fā)射到遠方,必須對振蕩電流進行 ( ) A.調(diào)諧 B.放大 C.調(diào)制 D.檢波,【解析】選C。聲音、圖象信號的頻率很低,不能直接發(fā)射出去,只有高頻電磁波才能向外發(fā)射。所以要用高頻攜帶著低頻才能向外發(fā)射出去。而把低頻信號加到高頻電磁波上去的過程叫調(diào)制。,2.關(guān)于無線電廣播發(fā)射過程中的振蕩器的作用,下列說法正確的是 ( ) A.振蕩器的作用是產(chǎn)生等幅高頻信號 B.振蕩器的作用是產(chǎn)生低頻音頻信號 C.振蕩器的作用是產(chǎn)生高頻音頻信號 D.振蕩器的作用是產(chǎn)生等幅低頻信號 【解析】選A。振蕩器的作用是產(chǎn)生等幅高頻信號,故A正確。,3.實際發(fā)射無線電波如圖所示,高頻振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩如圖甲所示,人對著話筒說話產(chǎn)生低頻振蕩如圖乙所示,根據(jù)這兩個圖象,發(fā)射出去的電磁波圖象應是圖中的( ),【解析】選B。振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩,話筒里邊有碳膜電阻,它的阻值隨壓力變化而變化。當我們對著它說話時,空氣對它的壓力隨著聲音而變化,那么它的電阻也就隨聲音信號而變化,振蕩電流的振幅也就隨著聲音信號而變化,這就是調(diào)制。它不但影響了正半周,也影響了負半周,故選B。,【誤區(qū)警示】“調(diào)幅”和“調(diào)頻”是調(diào)制的兩種不同方式 (1)高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變的調(diào)制方式叫調(diào)幅,一般電臺的中波、中短波、短波廣播以及電視中的圖象信號采用調(diào)幅波。 (2)高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變的調(diào)制方式叫調(diào)頻,電臺的立體聲廣播和電視中的伴音信號采用調(diào)頻波。,知識點二 電磁波的接收 探究導入: 在我們周圍空間中存在許許多多電磁波,要想接收到對我們有用的電磁波,首先需要我們做的是什么? 提示:首先需要我們做的就是想辦法從眾多的電磁波中把我們所需要的電磁波選擇出來。,【歸納總結(jié)】 1.接收方式:用天線和地線組成的接收電路來接收電磁波。 2.通過電諧振來選臺: (1)電諧振:當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時,接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強的現(xiàn)象,類似于機械振動中的共振。,(2)調(diào)諧:使接收電路發(fā)生電諧振的過程。 (3)通過解調(diào)獲取信號。 解調(diào):把聲音或圖像等信號從高頻振蕩電流中還原出來的過程。 檢波:調(diào)幅波的解調(diào)稱為檢波。 3.無線電波的接收:天線接收到的所有的電磁波,經(jīng)調(diào)諧選擇出所需要的電磁波,再經(jīng)解調(diào)取出攜帶的信號,放大后再還原成聲音或圖像的過程。,【典題過關(guān)】 【典例】(多選)(2018臺州高二檢測)要接收到載有音頻信號的電磁波,并通過耳機發(fā)出聲音,在接收電路中必須經(jīng)過下列過程中的 ( ) A.調(diào)幅 B.調(diào)頻 C.調(diào)諧 D.解調(diào),【正確解答】選C、D。要接收電磁波,收聽節(jié)目就必須先把電磁波有選擇性地接收下來,這一過程叫作調(diào)諧,然后把音頻信號從電磁波中“卸載”下來,這一過程叫作解調(diào),故選項A、B錯誤,選項C、D正確。,【過關(guān)訓練】 1.(多選)調(diào)諧電路的可變電容器的動片從完全旋入到完全旋出仍接收不到較高頻率電臺發(fā)出的電信號,要收到電信號,應 ( ) A.增多調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù) B.加大電源電壓 C.減少調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù) D.將線圈中的鐵芯取走,【解析】選C、D。當調(diào)諧電路的固有頻率等于接收電 磁波的頻率時,發(fā)生電諧振才能較好地收到電臺信號, 本題中收不到信號的原因是調(diào)諧電路的固有頻率低,由 f= 知,在C無法再調(diào)節(jié)的情況下,可減小L以提高f, 故C、D正確。,2.一臺無線電接收機,當接收頻率為535kHz的信號時,調(diào)諧電路里電容器的電容是360pF。如果調(diào)諧電路里的電感線圈保持不變,要接收頻率為1605kHz的信號時,調(diào)諧電路里電容器的電容應變?yōu)?( ) A.40 pF B.120 pF C.1 080 pF D.3 240 pF,【解析】選A。由f= 得 因為f1=535103Hz、f2=1605103Hz、L1=L2、C1=360pF,解得C2=40pF,故選項A正確。,【補償訓練】 1.世界各地有許多無線電臺同時廣播,用收音機一次只能收聽到某一電臺的播音,而不是同時收聽到許多電臺的播音,其原因是 ( ) A.因為收聽到的電臺離收音機最近 B.因為收聽到的電臺頻率最高 C.因為接收到的電臺電磁波能量最強 D.因為接收到的電臺電磁波與收音機調(diào)諧電路的頻率相同,產(chǎn)生了電諧振,【解析】選D。選臺就是調(diào)諧過程,使f固=f電磁波,在接收電路中產(chǎn)生電諧振激起的感應電流最強。,2.使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫 ( ) A.調(diào)幅 B.調(diào)頻 C.調(diào)諧 D.檢波 【解析】選C。使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫調(diào)諧,故C正確。,3.電視機的室外天線能把電信號接收下來,是因為 ( ) A.天線處在變化的電磁場中,天線中產(chǎn)生感應電流,相當于電源,通過饋線輸送給LC電路 B.天線只處于變化的電場中,天線中產(chǎn)生感應電流,相當于電源,通過饋線輸送給LC電路,C.天線只是選擇地接收某電臺信號,而其他電視臺信號則不接收 D.天線將電磁波傳輸?shù)诫娨暀C內(nèi),【解析】選A。室外天線處于空間變化的電磁場中,天線中產(chǎn)生了感應電流,此電流通過饋線輸送給LC電路,此電流中空間各電臺信號激起的電流均存在,但只有頻率與調(diào)諧電路頻率相等的電信號對應的電流最強,然后再通過解調(diào)處理進入后面的電路,故選項A正確,B、C、D錯誤。,【拓展例題】考查內(nèi)容:f= 的應用技巧 【典例】一臺收音機的接收頻率范圍從f1=2.2MHz到f2=22MHz;設這臺收音機能接收的相應波長范圍從 1到2,調(diào)諧電容器的相應電容變化范圍從C1到C2,那么波長之比和電容之比分別為多少?,【正確解答】由c=f可得= ,故 由f= 可得C= ,故 答案:1001,