2020年高中物理 第三章 电磁振荡与电磁波3.3 电磁波的发射、传播和接收课件 教科版选修3-4

第三节电磁波的发射、传播和接收目标导航预习导引学习目标1.了解赫兹实验及其意义。2.了解开放电路和实际发射电磁波的过程。3.知道电磁波的三种传播方式及其特点。4.了解电磁波的接收原理和过程重点难点1.电磁波发射的条件。2.应用电磁波发射和接收原理分析问题目标导航预习导引一二三四一、模仿赫兹实验1.赫兹的实验:赫兹利用如图所示的实验装置,证实了电磁波的存在。2.无线电波:在无线电技术中使用的电磁波。目标导航预习导引一二三四二、电磁波的发射1.要有效地发射电磁波,振荡电路必须具备两个特点:第一,要有足够高的振荡频率,频率越高,发射电磁波的本领越大。第二,应采用开放电路,振荡电路的电场和磁场必须分散到足够大的空间。2.开放电路:实际的开放电路,线圈的一端用导线与大地相连,这条导线叫做地线,线圈的另一端高高地架在空中,叫做天线。3.无线电技术:在发射电磁波前,应将需要传输的信息转换成电信号“加载”在高频振荡电流上,这个过程叫做调制。调制常用的方法有两种,一种是调幅,使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变;另一种叫调频,使高频电磁波的频率随信号的强弱而变化。目标导航预习导引一二三四三、电磁波的传播1.无线电波的传播方式:天波、地波和直线传播。2.天波传播:利用大气中的电离层的反射来传播无线电波的方式。无线电波的波长越长,越容易被电离层反射,但同时也越容易被电离层吸收。3.地波传播:沿地球表面传播无线电波的方式。无线电波的波长越长,越容易绕过地面的障碍物。4.直线传播:沿直线传播无线电波的方式。目标导航预习导引一二三四5.不同波段电磁波传播的方式及其应用:波段波长/m频率/MHz传播方式主要用途长波30000~30000.01~0.1地波超远程无线电通信和导航中波3000~2000.1~1.5地波和天波调幅(AM)无线广播、电报、通信中短波200~501.5~6短波50~106~30天波目标导航预习导引一二三四波段波长/m频率/MHz传播方式主要用途微波米波10~130~300近似直线传播调频(FM)无线电广播、电视、导航分米波1~0.1300~3000直线传播电视、雷达、导航厘米波0.1~0.013000~30000毫米波0.01~0.00130000~300000目标导航预习导引一二三四四、无线电波的接收1.接收原理:电磁波能使导体中产生感应电流,所以导体可用来接收电磁波,这个导体就是接收天线。2.选台:在我们周围空间弥漫着许多不同频率的电磁波,从中把需要的选出来,就叫做选台。3.调谐:当接收电路的固有频率被调到与需要接收的电磁波的频率相同时,这个频率的电磁波就在接收电路里激起最强的振荡电流,这个过程叫做调谐。能够调谐的接收电路叫做调谐电路。4.检波:从高频振荡电流中“检”出它所携带的低频信号电流的过程。检波是调制的逆过程,所以又叫解调。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一、电磁波的发射1.实际的开放电路由天线、线圈和地线组成,天线相当于电容器的一个极板,大地是另一个极板,这样做一方面满足开放的条件,让电场和磁场尽可能地分散到更大的空间,另一方面使电容器的电容非常小,可以做到高频率。2.不同电磁波频率不同。声音、图象信号的频率很低,不能直接发射出去,只有把声音、图象的低频信号加到高频电磁波上才能向外发射,高频电磁波带着低频信号向外发射,电磁波随着各种信号而改变。3.不同电磁波采用不同的调制方式:(1)一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图象信号采用调幅波。(2)电台的立体声广播和电视中的伴音信号采用调频波。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用在发射电磁波时为什么要对电磁波进行调制?答案:声音、图象信号的频率很低,不能直接发射出去,只有把声音、图象的低频信号加到高频电磁波上才能向外发射,高频电磁波带着低频信号向外发射,电磁波随着各种信号而改变。同时,用不同的频率的载波发射信号,也便于接收机的调谐接收。f=12π𝐿𝐶一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】(多选)要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领,应该采取的措施是()A.增大电容器两极板间的距离B.使电容器两极板的正对面积足够大C.尽可能使电场和磁场分散开D.增大回路中的电容和电感解析:要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领,应从两个方面考虑,一是提高振荡频率,二是使电场和磁场尽可能地开放,所以选项C正确;由可知,当增大电容器两极板间的距离时,C变小,f增大,选项A正确;使电容器两极板的正对面积变大,C变大,f变小,选项B错误;增大回路中的L、C,f变小,选项D错误。答案:AC一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一二知识精要思考探究典题例解迁移应用发射无线电波的装置示意图如图所示,其中与L2连接的导体A叫,导体B叫,L1的作用是。答案:天线地线将高频振荡电路产生的振荡电流耦合到L2中进行发射一二知识精要典题例解迁移应用二、无线电波的接收1.通过电谐振来选台:(1)电谐振:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强的现象,类似于机械振动中的共振。(2)调谐:使接收电路发生电谐振的过程。(3)通过解调获取信号。解调:把声音或图象等信号从高频振荡电流中还原出来的过程。2.无线电波的接收:天线接收到的所有的电磁波,经调谐选择出所需要的电磁波,再经解调取出携带的信号,放大后再还原成声音或图象的过程。一二知识精要典题例解迁移应用【例2】某收音机接收电路的电感为L=10-3mH,为了接收波长为500m的电磁波,其电容器的电容C应调到多少?解析:该电磁波的频率为那么该电路的固有频率也应调到f代入数据得C=7.04×10-2μF。答案:7.04×10-2μFf=𝑐𝜆=3×108500Hz=6×105Hz由电磁振荡的频率公式得C=14π2𝑓2𝐿一二知识精要典题例解迁移应用一二知识精要典题例解迁移应用(多选)图甲所示为一个调谐电路,图乙(a)、(b)、(c)为电路中的电流随时间变化的图象,则()甲乙A.i1是L1中的电流图象B.i1是L2中的电流图象C.i2是L2中的电流图象D.i3是流过耳机的电流图象一二知识精要典题例解迁移应用答案:ACD解析:由于电磁感应,L2中产生的感应电流图象同(a)图相似,但是由于L2和D串联,所以当L2的电压与D反向时,电路不通,因此这时L2中的电流图象应是(b)图,耳机接收到的信号应是解调后的信号。选项A、C、D正确。