2020版高中物理 第十四章 3 电磁波的发射和接收课件 新人教版选修3-4

3电磁波的发射和接收[学习目标]1.了解有效地发射电磁波的两个条件.2.了解调制(调幅、调频)、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用.3.通过对电磁波的发射、接收过程、无线电波的波段划分及基本电路的简单分析,领会无线电波在实际生活、生产中的应用流程.课前预习感悟新知教材探究知识点一电磁波的发射[问题导学]在我们周围的空间充满了各种各样的电磁波,应用于电视、广播、手机通信、军事、气象等各个方面.这些电磁波是如何发射出去的呢?它又是如何传递图像、声音等信息的?答案:电磁波由开放电路发射出去,在发射时需通过调制过程把声音、图像等信息加载到电磁波上.[知识梳理]1.要有效地发射电磁波,振荡电路必须具备的两个特点(1)要有足够高的.(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,采用电路.2.实际应用中的开放电路线圈的一端用导线与相连,这条导线就是地线.线圈的另一端与高高地架在空中的相连.振荡频率开放大地天线3.调制使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制.方法有调幅和调频.(1)调幅(AM):使高频电磁波的随信号的强弱而变化.(2)调频(FM):使高频电磁波的随信号的强弱而变化.振幅频率知识点二电磁波的接收[问题导学]在电磁波的接收中,为什么要进行“选台”?“选台”的原理是什么?答案:天空中有各种频率的电磁波,携带着各种信号,这些电磁波在天线中均会产生感应电流,如果把它们都接收下来,那必然是混乱的信号,因此要进行“选台”.选台的原理是利用“电谐振”,即使接收电路的固有频率与某电磁波的频率相同,则该电磁波的振荡电流最强.[知识梳理]1.原理:电磁波在传播过程中,如果遇到导体,会使导体中产生.因此,空中的可以用来接收电磁波.2.电谐振与调谐(1)电谐振:当接收电路的跟收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的最强的现象.(2)调谐:使接收电路产生的过程.3.解调:使声音或图像信号从调谐电路接收到的电流中还原出来的过程.它是的逆过程,调幅波的解调也叫.4.无线电波:波长1mm(频率低于300GHz)的电磁波称为无线电波.按波长(频率)又可把无线电波分为若干波段.感应电流导体固有频率振荡电流电谐振高频调制检波大于思考判断1.振荡频率越高,发射电磁波的本领越强.()2.当振荡电路变成开放电路时,频率增大,辐射本领变强.()3.无线电波的主要传播方式只有天波传播.()4.解调是调制的逆过程.()5.无线电波的调谐分为调幅和调频两种.()6.电磁波的发射需要调谐和解调两个过程.()√√×√××要点一电磁波的发射和传播课堂探究突破要点1.发射电路两个特点的理解(1)振荡电路的频率越高,向外界辐射电磁波的本领越大.(2)采用开放电路,能使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间,能有效地把能量辐射出去.2.无线电波的发射由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流,用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上,再耦合到一个开放电路中激发出无线电波,向四周发射出去.3.无线电波的传播方式无线电波的传播方式大致有三种:地波、天波和直线传播.如图所示.(1)地波:适用于中、长波,能够绕过地面障碍物而传播到远处,主要用于调幅广播、导航.(2)天波:适用于中短波、短波,电磁波通过高空电离层反射传播到远处,主要用于调幅广播、电报、通信.(3)直线传播:适用于微波,电磁波通过地面中继站(现一般用同步卫星作为中继站)传播到远处.主要用于电视、雷达、导航.[例1]实际发射无线电波如图1所示,高频振荡器产生高频等幅振荡如图2(甲)所示,人对着话筒说话低频率振荡如图2(乙)所示,根据图象,发射出去的电磁波图象应是图3中的哪一个()B思路探究:(1)什么叫做载波?答案:用来运载信号的高频等幅波叫做载波.(2)什么是调制?答案:使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制,即把传递的信号“加”到载波上的过程.解析:话筒结构是里边有炭膜电阻,它的阻值随压力变化而变化,当我们对着它说话时,空气对它的压力随着声音而变化,它的电阻就随着声音信号而变化,振荡电流的振幅也就随着声音信号而变化,这就是调制.它不但影响了正半周,也影响了负半周,所以选B.思维总结在电磁波的发射与接收过程中要切实明确调制、调谐和解调的含义,不能混淆.B[针对训练1]为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力,对LC振荡电路的结构可采取下列哪些措施()A.增大电容器极板的正对面积B.增大电容器极板的间距C.增大自感线圈的匝数D.提高供电电压解析:要增大无线电台向空间辐射电磁波的能力,必须提高其振荡频率,由f=12πLC知,可减小L和C以提高f.要减小L可采取减少线圈匝数,向外抽出铁芯的办法,要减小C可采取增大极板间距,减小极板正对面积,减小介电常数的办法.故选项B正确,选项A,C,D错误.要点二电磁波的接收1.接收方式:用天线和地线组成的接收电路来接收电磁波.2.通过电谐振来选台(1)电谐振是电磁振荡中的“共振”.(2)调谐与电谐振不同,电谐振是一个物理现象,而调谐是一个操作过程.3.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像.[例2](多选)关于电磁波的接收,下列说法正确的是()A.当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流B.当处于电谐振时,只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流C.由调谐电路接收的感应电流,再经过耳机就可以听到声音了D.由调谐电路接收的感应电流,再经过检波、放大,通过耳机才可以听到声音AD解析:当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流,只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波,在接收电路中激发的感应电流最强.由调谐电路接收的感应电流,要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大,通过耳机才可以听到声音,故A,D正确.[针对训练2](多选)一台简单的无线电收音机,除了天线外,至少必须具备的电路是()A.调制电路B.调谐电路C.检波电路D.等幅振荡电路BC解析:调制电路是将声音信号加载到电磁波上,A错误;调谐电路是接收相同频率的电磁波,B正确;检波电路是将声音信号从电信号中分离出来,C正确;振荡电路是发射装置的组成部分,D错误.随堂演练检测效果1.电信号传输过程中,使高频振荡电流的振幅随信号变化的过程叫做()A.检波B.调频C.调幅D.调谐C解析:把电信号加载到高频电流上叫调制,将信号加载于电磁波的两种方式:调频与调幅,而从天线接收的各种各样的电磁波中选出特定频率的信号叫做调谐,因此使高频振荡电流的振幅随信号变化的过程叫做调幅,故C正确,A,B,D错误.2.(多选)要接收到载有信号的电磁波,并通过耳机发出声音,在接收电路中必须经过下列过程中的()A.调幅B.调频C.调谐D.解调CD解析:接收电路中必须通过调谐接收到载有信号的电磁波,再通过解调得到声音信号.3.关于电磁波的发射和接收,下列说法中正确的是()A.发射长波、中波、短波的天线使用的是LC闭合电路B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调谐C.使接收电路产生电谐振的过程叫做调制D.把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调D解析:发射长波、中波、短波的天线使用的是LC开放电路,故A错误;使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制,故B错误;使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐,故C错误;把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调,故D正确.4.如图是一台收音机的屏板,当向右调指针(图中黑块)时,所接收的电磁波()A.频率变大,波长变长B.频率变大,波长变短C.频率变大,波长不变D.频率变小,波长变长B解析:收音机屏板上的单位为MHz和kHz,是频率的单位,所以向右调指针时所接收的电磁波的频率变大.由公式c=λf可得,电磁波的波速一定,电磁波的波长和频率互成反比例关系.所以,频率变大,波长变短,故B正确.5.(多选)为了有效地把磁场的能量以电磁波的形式发射到尽可能大的空间,除了用开放电路,还有()A.增大电容器极板间的距离B.减小电容器极板的正对面积C.减小线圈的匝数D.采用低频振荡电流ABC解析:开放电路和提高振荡频率是发射电磁波的两种有效方法.由f=12πLC,C=r4πSkd可知,A,B,C选项正确.