14.3电磁波的发射和接收导学案

1高二物理WL—X3-4—1402—2614.3《电磁波的发射和接收》导学案编写：刘峰审核：徐斌时间：2014.4.6班级组名姓名学习目标1．了解无线电波的波长范围。2．了解无线电波的发射过程和调制的简单概念。3．了解调谐、检波及无线电波接收的基本原理。学习重点：调制、调幅、调频、调谐和解调学习难点：对调谐的理解，无线电波发射与接收过程。学习过程：在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要，无论是广播、电视还是无线电通信以及航空、航天中的自动控制和通信联系，都离不开电磁波．在无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波，那么无线电波是怎样发射和接收的呢？这节课我们就来学习电磁波的发射和接收。一、无线电波的发射阅读教材讨论：问题：在普通LC振荡电路中能否有效地发射电磁波？问题：有效地发射电磁波的条件是什么？总结：①要有的振荡频率。②振荡电路的电场和磁场必须分散到的空间，才能有效地把电磁场的能量传播出去。讨论问题：如何改造普通的LC振荡电路，才能使它能够有效地发射电磁波？1、开放电路：如图所示，是由闭合电路变成开放电路的示意图。①地线：的导线叫做地线。②天线：导线叫做天线。天线和地线形成了一个敞开的电容器，电磁波就是由这样的开放电路发射出去的。电视发射塔要建得很高，是为了使电磁波发射得较远。实际发射无线电波的装置中还需在开放电路旁加一个振荡器电路与之耦合，如图所示。振荡器电路产生的高频率振荡电流通过L2与L1的互感作用，使L1也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路中激发出无线电波，向四周发射．问题：发射电磁波是为了利用它传递某种信号。例如无线电报传递的是电码符号，无线电广播传递的是声音，电视广播L1L22传递的不仅有声音，还有图像。这就要求发射的电磁波随信号而改变。电磁波是怎样传递这些信号的呢？③调制：的技术叫做调制。④调制器：装置叫做调制器。⑤调制信号：的电信号叫做调制信号。⑥调幅（AM）：使高频振荡电流的随调制信号而改变叫做调幅（AM）。⑦调频（FM）：使高频振荡电流的随调制信号而改变叫做调频（FM）。2、调幅装置的示意图：右图是调幅装置的示意图．接在振荡器和线圈之间的话筒就是一个最简单的调制器，由声源发出的声音振动使话筒里的碳粒发生时松时紧的变化，它的电阻也发生时大时小的变化。所以，虽然振荡器产生的是高频等幅振荡电流，但是线圈通过的却是随声音而改变的高频调幅电流．由于线圈的互感作用，从开放电路中发射的也是这种高频调幅电流。这种电磁波叫调幅波。二、无线电波的接收1、接收天线：在无线电技术中，用天线和地线组成的接收电路来接收电磁波。2、电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率时，接收电路中产生的振荡电流。这种现象叫做电谐振，相当于机械振动中的。3、调谐：的过程叫做调谐，4、调谐电路：的接收电路叫做调谐电路。如图是收音机的调谐电路。调节可变电容器的电容来改变调谐电路的频率，使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同，这个频率的电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了这个电台。收音机接收的经过调制的高频振荡电流，这种电流通过收音机的耳机或扬声器，并不能使它们振动而发声，为什么呢，假定某一个半周期电流的作用是使振动片向某个方向运动，下一个半周期电流就以几乎同样大的作用使振动片向反方向运动．高频电流的周期非常短，半周期更短，而振动片的惯性相当大，所以在振动片还没有来得及在电流的作用下向某个方向运动的时候，就立刻有一个几乎同样大的作用要使它向反方向运动，结果振动片实际上不发生振动．要听到声音，必须从高频振荡电流中“检”出声音信号，使扬声器(或耳机)中的动片随声音信号振动。5、检波：从接收到的高频振荡电流中“检”出所携带的过程，叫做检波。检波是调制的逆过程，因此也3叫。介绍：收音机中对调幅波的检波。右图是晶体二极管的检波电路，是利用晶体二极管的单向导电性来进行检波的。调谐电路中产生的是经过调幅的高频振荡电流，L1和L2绕在同一磁棒上，由于互感作用，在L2上产生的是高频交变电压．由于二极管的单向导电性，通过它的是单向脉动电流，这个单向脉动电流既有高频成分，又有低频的声音信号，高频成分基本从电容器C（旁路电容器）通过，剩下的音频电流通过耳机发声。（用示波器观察检波过程）实际上就是一个晶体二极管收音机的电路图．这种收音机声音很小，只能用开机收听本地电台．为了提高收音机的接收性能，需要用放大器把微弱的信号放大．图示是加有放大器的收音机方框图．由天线和调谐电路接收到的高频调幅电流，先通过放大器进行高频放大，然后进行检波和低频放大，放大后的音频电流输送到喇叭，使它们发出声音。无线电波发射和接收的全过程（1）调幅发射和接收。（2）调频发射和接收。比喻：高频电流→火车音频电流→货物调制→发射→传播→调谐→解调装货→出站→运行→进站→卸货无线电波的波段波段波长频率传播方式主要用途长波30000m~3000m10kHz~100kHz地波超远程无线通讯和导航中波3000m~200m100kHz~1500kHz地波和天波调幅无线电广播、电报、通信中短波200m~50m1500kHz~6000kHz短波50m~10m6MHz~30MHz天波微波米波10m~1m30MHz~300MHz近似直线传播调频无线电广播、电视、导航分米波1m~0.1m300MHz~3000MHz直线传播电视、雷达、导航厘米波10cm~1cm3000MHz~30000MHz4毫米波10mm~1mm30000MHz~300000MHz巩固训练1、下列关于电磁波的说法中正确的是（）A．电磁波传播时需要介质B．电磁波是沿某一特定方向在空间传播的C．宇航员在月球上面对面交谈时是靠移动无线电话来实现的D．水波、声波是自然现象，而电磁波是人工制造出的现象2、关于电磁波的产生原因，以下说法中正确的是（）A．只要电路中有电流通过，电路的周围就有电磁波产生B．电磁波就是水波C．电磁波只能在通电导体内传播D．只要有变化的电流，周围空间就存在电磁波3、关于电磁波的波长，下面叙述中正确的是（）A．频率越高的电磁波，波长越短B．电磁波的波长都是3×810mC．频率越低的电磁波，波长越短D．电磁波的波长与频率有关4、调谐电路中可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率电台发出的电信号，要收到该电台的信号，可以（）A．增加调谐电路线圈的匝数B．加大电源电压C．减少调谐电路线圈的匝数D．减小电源电压5、一般女同学发出声音的最高频率约为1.1kHz，这样的声音通过中央人民广播电台第二套节目720kHz向外广播时，发出的无线电波的频率是（）A．721.1HzB．720kHzC．718.9HzD．1.1kHz二、填空题6、上海人民广播电台发射的一种电磁波的频率为990kHz，中央人民广播电台发射一种电磁波的频率为15.58MHz，它们发射的电磁波的波长分别为________m和________m．7、我们可以用电磁波来传递________信号和________信号．