第五節(jié)《電磁波的發(fā)射和接收》PPT課件(新人教版選修3-4)

1、第五節(jié)電磁波的發(fā)射和接收一一. .無(wú)線電波的無(wú)線電波的波段波段分布（根據(jù)：波長(zhǎng)分布（根據(jù)：波長(zhǎng)/ /頻率）頻率）長(zhǎng)波長(zhǎng)波: :波長(zhǎng)較長(zhǎng)，容易產(chǎn)生波長(zhǎng)較長(zhǎng)，容易產(chǎn)生衍射衍射現(xiàn)象。現(xiàn)象。長(zhǎng)波在地面?zhèn)鞑r(shí)能繞過(guò)障礙物長(zhǎng)波在地面?zhèn)鞑r(shí)能繞過(guò)障礙物（大山、高大建筑物（大山、高大建筑物）長(zhǎng)波長(zhǎng)波長(zhǎng)波長(zhǎng)波容易被電離層吸收；容易被電離層吸收；短波短波容易被電離層反射；容易被電離層反射；微波微波容易穿過(guò)電離層。容易穿過(guò)電離層。短波短波微波微波: 頻率很高；頻率很高； 直線傳播。直線傳播。微波微波2.無(wú)線電波的傳播方式：無(wú)線電波的傳播方式：長(zhǎng)波長(zhǎng)波短波短波微波微波微波微波二、無(wú)線電波的發(fā)射二、無(wú)線電波的發(fā)射1.要

2、有效發(fā)射電磁波，振蕩電路須具有如下特點(diǎn)：要有效發(fā)射電磁波，振蕩電路須具有如下特點(diǎn)：要有足夠高的振蕩頻率。要有足夠高的振蕩頻率。振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間，這樣才能有效地把能量輻射出去。間，這樣才能有效地把能量輻射出去。2、開(kāi)放電路：、開(kāi)放電路： 為了發(fā)射電磁波，需要改進(jìn)振蕩電路。為了發(fā)射電磁波，需要改進(jìn)振蕩電路。一方面增大電容器極板間距離、減少正對(duì)一方面增大電容器極板間距離、減少正對(duì)面積；另一方面減少線圈的匝數(shù)，以減少面積；另一方面減少線圈的匝數(shù)，以減少自感。這樣既提高了振蕩頻率又將磁場(chǎng)和自感。這樣既提高了振蕩頻率又將磁場(chǎng)和電場(chǎng)分散到

3、較大空間。這種電路叫做電場(chǎng)分散到較大空間。這種電路叫做開(kāi)放開(kāi)放電路電路。 在實(shí)際應(yīng)用中，開(kāi)放電路的下部分導(dǎo)線在實(shí)際應(yīng)用中，開(kāi)放電路的下部分導(dǎo)線通常接地。叫做通常接地。叫做地線地線，上部分導(dǎo)線盡可能分，上部分導(dǎo)線盡可能分散到高處，叫做散到高處，叫做天線天線。電磁波就是通過(guò)天線。電磁波就是通過(guò)天線和地線所組成的開(kāi)放電路發(fā)射出去的。和地線所組成的開(kāi)放電路發(fā)射出去的。 為了使開(kāi)放電路中產(chǎn)生振為了使開(kāi)放電路中產(chǎn)生振蕩電流，常用如圖所示的方法，蕩電流，常用如圖所示的方法，使振蕩器的線圈使振蕩器的線圈L2靠近開(kāi)放振靠近開(kāi)放振蕩電路的線圈蕩電路的線圈L1 。當(dāng)振蕩器。當(dāng)振蕩器中產(chǎn)生振蕩電流時(shí)，由于互感中產(chǎn)生振

4、蕩電流時(shí)，由于互感作用，就可以在開(kāi)放振蕩電路作用，就可以在開(kāi)放振蕩電路中產(chǎn)生相同頻率的振蕩電流，中產(chǎn)生相同頻率的振蕩電流，這種方法叫做這種方法叫做感應(yīng)耦合感應(yīng)耦合。 發(fā)發(fā) 射射 端端 常用的調(diào)制方式有常用的調(diào)制方式有調(diào)幅和調(diào)頻調(diào)幅和調(diào)頻兩種：兩種：1 1、調(diào)幅：、調(diào)幅：高頻電流或電壓的振幅隨信號(hào)改高頻電流或電壓的振幅隨信號(hào)改變，這種調(diào)制叫做調(diào)幅，用變，這種調(diào)制叫做調(diào)幅，用AM表示。表示。 2)調(diào)頻調(diào)頻：使高頻電流或電壓的頻率隨信號(hào)改變：使高頻電流或電壓的頻率隨信號(hào)改變的調(diào)制方式叫做調(diào)頻。用的調(diào)制方式叫做調(diào)頻。用FM表示。表示。 為了傳送聲音、文字、圖象等信號(hào)，首先要為了傳送聲音、文字、圖象等信

5、號(hào)，首先要把傳遞的信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。但這種電信號(hào)的把傳遞的信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。但這種電信號(hào)的頻率較低，不能直接發(fā)射出去，需要將這種低頻率較低，不能直接發(fā)射出去，需要將這種低頻電信號(hào)加到高頻振蕩電流上發(fā)射出去。這種頻電信號(hào)加到高頻振蕩電流上發(fā)射出去。這種要把傳遞的電信號(hào)（叫做要把傳遞的電信號(hào)（叫做調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)）加到高頻）加到高頻振蕩電路（叫做振蕩電路（叫做載波載波）上的過(guò)程叫做）上的過(guò)程叫做調(diào)制調(diào)制；進(jìn)；進(jìn)行調(diào)制的裝置叫做行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器調(diào)制器。聲音信號(hào)聲音信號(hào)高頻振蕩電流高頻振蕩電流使電磁波隨使電磁波隨各種信號(hào)而各種信號(hào)而改變改變,叫做叫做調(diào)調(diào)制制調(diào)調(diào) 幅幅二二、無(wú)線電波的發(fā)射無(wú)線電波

6、的發(fā)射聲音信號(hào)聲音信號(hào)高頻振蕩電流高頻振蕩電流使電磁波隨使電磁波隨各種信號(hào)而各種信號(hào)而改變改變,叫做叫做調(diào)調(diào)制制調(diào)調(diào) 頻頻二二、無(wú)線電波的發(fā)射無(wú)線電波的發(fā)射聲音信號(hào)的調(diào)制過(guò)程：聲音信號(hào)的調(diào)制過(guò)程：調(diào)幅調(diào)幅 (AM)：中波和短波波段；中波和短波波段；調(diào)頻調(diào)頻 (FM)：微波（甚高頻和微波（甚高頻和超高頻波段）超高頻波段）我們生活我們生活的空間布的空間布滿了強(qiáng)弱滿了強(qiáng)弱不同的電不同的電磁波，我磁波，我們又如何們又如何選出自己選出自己所需的無(wú)所需的無(wú)線電波呢線電波呢? ?三三 、無(wú)線電波的接收無(wú)線電波的接收三三 、無(wú)線電波的接收無(wú)線電波的接收 1. 1.當(dāng)接收電路的當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的固有

7、頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)（這種現(xiàn)蕩電流最強(qiáng)（這種現(xiàn)象叫做象叫做電諧振電諧振）三三 、無(wú)線電波的接收無(wú)線電波的接收可可變變電電容容 2.使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做調(diào)諧調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路調(diào)諧電路。 1. 1.當(dāng)接收電路的當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)（這種現(xiàn)蕩電流最強(qiáng)（這種現(xiàn)象叫做象叫做電諧振電諧振）三三 、無(wú)線電波的接收無(wú)線電波的接收問(wèn)題問(wèn)題:

8、:用調(diào)諧器接收到的感應(yīng)電流是調(diào)制的高用調(diào)諧器接收到的感應(yīng)電流是調(diào)制的高頻振蕩電流，這樣我們就可以感知信號(hào)了嗎頻振蕩電流，這樣我們就可以感知信號(hào)了嗎? ?三三 、無(wú)線電波的接收無(wú)線電波的接收3.3.檢波：從接收到的高頻振蕩中檢波：從接收到的高頻振蕩中“檢檢”出所攜出所攜帶的信號(hào)，叫做帶的信號(hào)，叫做檢波檢波，它是調(diào)制的逆過(guò)程，因，它是調(diào)制的逆過(guò)程，因此也叫此也叫解調(diào)解調(diào)。信號(hào)信號(hào)調(diào)制調(diào)制振蕩電流振蕩電流發(fā)射發(fā)射調(diào)諧電路調(diào)諧電路解調(diào)解調(diào)輸出輸出無(wú)線電波發(fā)射和接受流程圖無(wú)線電波發(fā)射和接受流程圖無(wú)線電波的發(fā)射無(wú)線電波的發(fā)射無(wú)線電波的接收無(wú)線電波的接收問(wèn)題討論問(wèn)題討論: :為什么為什么不同波段不同波段的無(wú)

9、線電電波采用的無(wú)線電電波采用不同不同的傳播方式的傳播方式? ?知識(shí)拓展知識(shí)拓展【例【例1 1】為了使需要傳遞的信號(hào)發(fā)射到遠(yuǎn)方，必】為了使需要傳遞的信號(hào)發(fā)射到遠(yuǎn)方，必須對(duì)振蕩電流進(jìn)行須對(duì)振蕩電流進(jìn)行 （ ） A A調(diào)制調(diào)制 B.B.放大放大 C.C.調(diào)諧調(diào)諧 D.D.檢波檢波 A【例【例2 2】用一平行板電容器和一個(gè)線圈組成】用一平行板電容器和一個(gè)線圈組成LCLC振振蕩電路，要增大發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)，可采用的蕩電路，要增大發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)，可采用的做法是做法是 （ ）A.A.增大電容器兩極板間的距離增大電容器兩極板間的距離B.B.減小電容器兩極板間的距離減小電容器兩極板間的距離C.C.減小電容器兩

10、極板正對(duì)面積減小電容器兩極板正對(duì)面積D.D.在電容器兩極板間加入電介質(zhì)在電容器兩極板間加入電介質(zhì) BD【例【例3 3】一個(gè)】一個(gè)LCLC接收回路，若要從接收較高頻接收回路，若要從接收較高頻率的電磁波變到接收較低頻率的電磁波，下列率的電磁波變到接收較低頻率的電磁波，下列調(diào)節(jié)正確的是調(diào)節(jié)正確的是 （ ）A.A.增加諧振線圈的匝數(shù)增加諧振線圈的匝數(shù)B.B.在線圈中插入鐵芯在線圈中插入鐵芯C.C.降低電源電壓降低電源電壓D.D.把可變電容器的動(dòng)片適當(dāng)旋進(jìn)些把可變電容器的動(dòng)片適當(dāng)旋進(jìn)些 ABD 例例4 4、無(wú)線電廣播中波段的波長(zhǎng)范圍為、無(wú)線電廣播中波段的波長(zhǎng)范圍為187560187560米，為了避免鄰臺(tái)

11、干擾，兩個(gè)相鄰電米，為了避免鄰臺(tái)干擾，兩個(gè)相鄰電臺(tái)的頻率至少相差臺(tái)的頻率至少相差10104 4赫，則在此波段中，最赫，則在此波段中，最多能容納的電臺(tái)數(shù)約：多能容納的電臺(tái)數(shù)約：( )( ) A A、500500個(gè)個(gè) B B、100100個(gè)個(gè) C C、187187個(gè)個(gè) D D、2020個(gè)。個(gè)。B【例【例5 5】為了實(shí)現(xiàn)全球的電視轉(zhuǎn)播，下面的措施中正確】為了實(shí)現(xiàn)全球的電視轉(zhuǎn)播，下面的措施中正確的是的是 （ ）A.A.只需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，在赤道平面上空運(yùn)行只需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，在赤道平面上空運(yùn)行B.B.至少需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，在赤道平面上空運(yùn)行至少需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，在赤道平面上空運(yùn)行C.C.只需發(fā)

12、射一顆同步衛(wèi)星，繞著通過(guò)南、北極的上空運(yùn)只需發(fā)射一顆同步衛(wèi)星，繞著通過(guò)南、北極的上空運(yùn)行行D.D.至少需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，繞著通過(guò)南、北極的上空至少需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，繞著通過(guò)南、北極的上空運(yùn)行運(yùn)行解析：同步衛(wèi)星只能在赤道平面上空，通過(guò)南、北極解析：同步衛(wèi)星只能在赤道平面上空，通過(guò)南、北極的上空運(yùn)行的衛(wèi)星不可能是同步衛(wèi)星。由于電視信號(hào)的上空運(yùn)行的衛(wèi)星不可能是同步衛(wèi)星。由于電視信號(hào)屬于微波段，只能夠沿直線傳播，為覆蓋全球，至少屬于微波段，只能夠沿直線傳播，為覆蓋全球，至少需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，使它們靜止于正三角形的頂點(diǎn)，需發(fā)射三顆同步衛(wèi)星，使它們靜止于正三角形的頂點(diǎn)，地球內(nèi)切于這個(gè)正三角形。地球內(nèi)

13、切于這個(gè)正三角形。 B 【例【例1010】某雷達(dá)工作時(shí)，發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)】某雷達(dá)工作時(shí)，發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)2020，每秒脈沖數(shù)，每秒脈沖數(shù)n n50005000，每個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間，每個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間t t0.02s0.02s，問(wèn)電磁波的振蕩頻率為多少？最大的偵察距，問(wèn)電磁波的振蕩頻率為多少？最大的偵察距離是多少？離是多少？解析：根據(jù)雷達(dá)熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的時(shí)解析：根據(jù)雷達(dá)熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的時(shí)間間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必須在后一間間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必須在后一個(gè)發(fā)射波發(fā)出前到達(dá)雷達(dá)接收器?？梢?jiàn)，雷達(dá)的最大個(gè)發(fā)射波發(fā)出前到達(dá)雷達(dá)接收器。可見(jiàn)，雷達(dá)的最大偵察距離應(yīng)等于