3　電磁波的發(fā)射和接收

1、第十四章電磁波3電磁波的發(fā)射和接收4電磁波與信息化社會學習目標1.知道有效地發(fā)射電磁波的兩個條件.2.了解調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、解調(diào)、電諧振在電磁波發(fā)射、接收過程中的作用.3.了解電磁波的應(yīng)用和在科技、經(jīng)濟、社會發(fā)展中的作用.內(nèi)容索引重點探究啟迪思維 探究重點達標檢測檢測評價 達標過關(guān)自主預(yù)習預(yù)習新知 夯實基礎(chǔ)自主預(yù)習一、電磁波的發(fā)射1.要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個特點：(1)要有 的振蕩頻率，頻率越 ，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大.(2)振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，因此采用 電路.2.實際應(yīng)用中的開放電路，線圈的一端用導(dǎo)線與 相連，這條導(dǎo)線叫做地線；線圈的另一端

2、與高高地架在空中的 相連.高足夠高開放大地天線3.電磁波的調(diào)制：在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種 而改變的技術(shù).調(diào)制包括(1)調(diào)幅(AM)：使高頻電磁波的 隨信號的強弱而改變的調(diào)制方法.(2)調(diào)頻(FM)：使高頻電磁波的 隨信號的強弱而改變的調(diào)制方法.信號振幅頻率二、電磁波的接收1.接收原理：電磁波在傳播時遇到 ，會使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體可用來接收電磁波，這個導(dǎo)體就是接收 .2.電諧振：接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率 時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，相當于機械振動中的 .(1)調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生 的過程.(2)解調(diào)：把聲音或圖像信號從 中還原出來的過程.調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波.

3、導(dǎo)體天線共振相同電諧振高頻電流三、電磁波與信息化社會1.電磁波的傳輸：電磁波可以通過電纜、光纜進行有線傳輸，也可實現(xiàn)無線傳輸.電磁波的頻率 ，相同時間內(nèi)傳遞的信息量越大.光的頻率比無線電波的頻率高得多，因此 可以傳遞大量信息.2.電磁波的應(yīng)用實例(1)電視：攝像管攝取景物的圖像并將其轉(zhuǎn)換為 .用信號電流調(diào)制高頻電流，通過 把帶有信號的電磁波發(fā)射出去.電視接收機收到高頻信號以后，經(jīng) 、 ，將得到的 信號送到顯像管.伴音信號經(jīng)解調(diào)后送到揚聲器.越高光纜電信號天線調(diào)諧解調(diào)圖像(2)雷達：利用 來測定物體位置的無線電設(shè)備.工作原理：利用電磁波遇到障礙物發(fā)生 的特性工作.(3)移動電話：每一部移動電話既

4、是一個無線電臺，將用戶的聲音轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電信號發(fā)射到空中；又相當于一臺 ，接收信息.(4)因特網(wǎng).無線電波反射收音機判斷下列說法的正誤.(1)調(diào)制就是將低頻信號變成高頻信號，再放大后直接發(fā)射出去.()(2)當處于電諧振時，只有被接收的電磁波才能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流.()(3)解調(diào)就是使聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來.()(4)雷達是通過接收障礙物發(fā)出的電磁波來確定物體位置的.()即學即用答案重點探究一、電磁波的發(fā)射導(dǎo)學探究答案微安表頭指針偏轉(zhuǎn)，這說明絕緣手柄上的鋁管接收到了電磁波.將兩根鋁管固定在感應(yīng)圈的兩極上，另兩根鋁管接微安表頭并固定在絕緣手柄上，如圖1所示.(1)接通感應(yīng)圈電源，把

5、手柄上兩鋁管平行靠近感應(yīng)圈上的兩鋁管，你看到了什么現(xiàn)象？為什么？答案圖1答案沒有裝鋁管時，微安表頭指針不偏轉(zhuǎn)，說明絕緣手柄上的鋁管沒有接收到電磁波.因為發(fā)射電磁波要有天線.(2)當把感應(yīng)圈兩極上的鋁管拆掉后，把手柄靠近感應(yīng)圈有什么現(xiàn)象？為什么？答案知識深化電磁波的發(fā)射1.要想有效地發(fā)射電磁波，應(yīng)增大電磁波的頻率，且使電磁場分布到盡可能大的空間，實際應(yīng)用中常用地線和天線形成敞開的電容器，和線圈組成高頻振蕩電路.2.為發(fā)射有用信號，需對電磁波進行調(diào)制，把要傳遞的信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，使電磁波隨各種信號而改變.其中使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號而改變的調(diào)制方法叫做調(diào)幅(AM)；使高頻振蕩電

6、流的頻率隨調(diào)制信號而改變的調(diào)制方法叫做調(diào)頻(FM).例1為了增大無線電臺向空間發(fā)射無線電波的能力，對LC振蕩電路的結(jié)構(gòu)可采用下列哪些措施 A.增大電容器極板的正對面積B.增大電容器極板的間距C.增大自感線圈的匝數(shù)D.提高供電電壓解析要增大無線電波向空間發(fā)射電磁波的能力，必須提高其振蕩頻率，即減小L或減小C，要減小L，可通過減小線圈匝數(shù)、向外抽鐵芯的方法；要減小C，可采用增大板間距、減小極板正對面積、減小介電常數(shù)的辦法.故B正確.答案解析二、電磁波的接收導(dǎo)學探究圖2按圖2甲，用兩個萊頓瓶(附矩形發(fā)射框和帶氖泡的矩形接收框)、感應(yīng)圈和直流電源連成電路.如圖乙所示，發(fā)射框上的銅球與萊頓瓶上的銅球相距

7、約12 厘米，氖泡兩端分別接萊頓瓶的內(nèi)壁和外壁金屬箔.感應(yīng)圈高壓加在銅球和萊頓瓶上，使銅球間發(fā)生火花放電.調(diào)節(jié)接收框上的可移動的豎直金屬滑動桿，使它從最右端慢慢向左移動，觀察接收框上的氖泡發(fā)光有什么變化？并說明產(chǎn)生這種變化的原因.答案答案滑動桿向左滑動的過程中，氖泡先變亮后變暗，當矩形接收框與發(fā)射框的大小差不多時氖泡最亮.當兩框大小相等時，兩框的自感系數(shù)接近相等，與萊頓瓶組成的LC振蕩電路的固有頻率接近相同，發(fā)射電路與接收電路發(fā)生電諧振，接收框接收到的信號最強，所以氖泡最亮.知識深化電磁波的接收1.調(diào)諧實際上就是從眾多電磁波中選出我們所需要的電磁波的過程，解調(diào)就是把有用信號從高頻電流中還原出來

8、的過程.2.無線電波的發(fā)射和接收過程如圖3所示：圖3例2在如圖4所示的電路中，C1200 pF，L140 H，L2160 H，怎樣才能使回路2與回路1發(fā)生電諧振？發(fā)生電諧振的頻率是多少？答案解析圖4答案改變可變電容器C2的電容，使得C2為50 pF1.78 MHz解析發(fā)生電諧振時兩電路的固有頻率相同.為使回路發(fā)生電諧振，可以改變可變電容器C2，使f2f1，對概念的理解：(1)“調(diào)幅”和“調(diào)頻”都是調(diào)制過程，解調(diào)是調(diào)制的逆過程.(2)電諧振相當于機械振動中的“共振”.(3)調(diào)諧與電諧振不同，電諧振是一個物理現(xiàn)象，而調(diào)諧則是一個操作過程.總結(jié)提升三、 電磁波與信息化社會導(dǎo)學探究無線電視、雷達和手機

9、都是通過電磁波傳遞信息的，請你從它們自身是否是發(fā)射端或接收端來看，它們有什么不同？答案答案電視僅僅是接收端，它接收來自電視臺的無線電信號；雷達自身發(fā)射信號，遇到障礙物反射回來，通過接收反射波來確定物體的位置，因此雷達既是發(fā)射端又是接收端.手機接收來自基站的信號，同時它又向基站發(fā)射信號，它既是接收端也是發(fā)射端.知識深化雷達偵察問題的解決方法1.電磁波在空中的傳播速度可認為等于真空中的光速c，由波速、波長和頻率三者間的關(guān)系可求得頻率.2.根據(jù)雷達熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的時間間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必須在下一個發(fā)射波發(fā)出前到達雷達接收器.3.雷達的最大偵察距離應(yīng)等于電磁波在雷達發(fā)射相

10、鄰兩個脈沖的間隔時間內(nèi)傳播距離的一半.例3(多選)目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz至1 000 MHz的范圍內(nèi).下列關(guān)于雷達和電磁波的說法正確的是 A.真空中上述雷達發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3 m至1.5 m之間B.電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的C.測出從發(fā)射電磁波到接收到反射波的時間間隔可以確定雷達和目標的 距離D.波長越短的電磁波，反射性能越強答案解析電磁波是由周期性變化的電場或磁場產(chǎn)生的，B錯誤；由雷達的工作原理可知C正確；波長越短的電磁波，傳播的直線性越好，反射性能越強，D正確.例4某一戰(zhàn)斗機正以一定的速度朝雷達的正上方水平勻速飛行，已知雷達發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的

11、時間間隔為5104 s，某時刻在雷達熒光屏上顯示的波形如圖5甲所示，t173 s后雷達向正上方發(fā)射和接收的波形如圖乙所示，雷達監(jiān)視相鄰刻線間表示的時間間隔為104 s，電磁波的傳播速度為c3108 m/s，則該戰(zhàn)斗機的飛行速度大約為多少？答案圖5解析答案335 m/s達標檢測1.(電磁波的發(fā)射)(多選)關(guān)于電磁波的發(fā)射過程，下列說法正確的是 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.必須使用開放回路答案1234解析解析電磁波的發(fā)射過程中，一定要對低頻輸入信號進行調(diào)制，把傳輸信號加到高頻電流上.為了有效地向外發(fā)射電磁波，必須使用開放電路，A、C、D正確.而

12、產(chǎn)生電諧振是在接收過程，B錯誤.2.(電磁波的接收)一臺收音機可接收中波、短波兩個波段的無線電波，打開收音機后蓋，在磁棒上能看到兩組線圈，其中一組是用細線密繞匝數(shù)多的線圈，另一組是用粗線疏繞匝數(shù)少的線圈，由此可以判斷 A.匝數(shù)多的電感大，使調(diào)諧電路的固有頻率較小，故用于接收中波B.匝數(shù)多的電感小，使調(diào)諧電路的固有頻率較大，故用于接收短波C.匝數(shù)少的電感小，使調(diào)諧電路的固有頻率較小，故用于接收中波D.匝數(shù)少的電感大，使調(diào)諧電路的固有頻率較大，故用于接收短波答案1234解析解析根據(jù)匝數(shù)多密繞的線圈電感大、匝數(shù)少疏繞的線圈電感小，可排除B、D選項；根據(jù)T2 ，電感越大，回路固有頻率越小，可排除C選項

13、；根據(jù)cf，頻率越小，波長越長，可知A選項是正確的.12343.(電磁波與信息化社會)(多選)雷達是利用無線電波來探測目標方向和距離的一種裝置，雷達的天線猶如喊話筒，能使電脈沖的能量集中向某一方向發(fā)射；接收機的作用則與人耳相仿，用以接收雷達發(fā)射機所發(fā)出電脈沖的回波.測速雷達主要是利用多普勒效應(yīng)原理，可由回波的頻率改變數(shù)值，計算出目標與雷達的相對速度.以下說法正確的是 A.雷達發(fā)射的是不連續(xù)的電磁波B.雷達用的是微波波段的無線電波C.目標離雷達天線而去時，反射信號頻率將高于發(fā)射信號頻率D.目標向雷達天線靠近時，反射信號頻率將高于發(fā)射信號頻率答案1234解析解析雷達發(fā)射的是不連續(xù)的電磁波，采用微波

14、進行發(fā)射.根據(jù)多普勒效應(yīng)，當目標離雷達天線而去時反射信號頻率低于發(fā)射信號頻率，當目標向雷達天線靠近時反射信號頻率高于發(fā)射信號頻率，故選項A、B、D對，選項C錯.12344.(電磁波與信息化社會)(多選)2016年底以來，共享單車風靡全國各大城市，如圖6所示，單車的車鎖內(nèi)集成了嵌入式芯片、GPS模塊和SIM卡等，便于監(jiān)控單車在路上的具體位置.用戶僅需用手機上的客戶端軟件(APP)掃描二維碼，即可自動開鎖，騎行時手機APP上能實時了解單車的位置；騎行結(jié)束關(guān)鎖后APP就顯示計時、計價、里程等信息.此外，單車能夠在騎行過程中為車內(nèi)電池充電，滿足定位和自動開鎖等過程中的用電.根據(jù)以上信息，下列說法正確的是 A.單車和手機之間是利用聲波傳遞信息的B.單車某個時刻的準確位置信息