電磁波的發(fā)射和接收 課件

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電磁波的發(fā)射和接收學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解有效地發(fā)射電磁波的兩個(gè)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.通過對電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射、接收過程及基本電路的簡單分析,領(lǐng)會(huì)無線電波在實(shí)際生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用流程。一、電磁波的發(fā)射1.要有效地發(fā)射電磁波,振蕩電路必須具有兩個(gè)特點(diǎn):(1)要有_______的振蕩頻率,頻率越高,發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。(2)應(yīng)采用_________,振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間。足夠高開放電路2.開放電路:在實(shí)際的開放電路中,線圈的一端用導(dǎo)線與大地相連,這條導(dǎo)線叫作_____;線圈的另一端與高高地架在空中的_____相連。3.無線電技術(shù):使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫作_____。調(diào)制的方法有兩種:一種叫調(diào)幅,使高頻電磁波的_____隨信號的強(qiáng)弱而變;另一種叫調(diào)頻,使高頻電磁波的_____隨信號的強(qiáng)弱而變。地線天線調(diào)制振幅頻率【自我思悟】電臺(tái)發(fā)射的信號,如聲音信號,為什么不直接將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)射出去,而是加載到高頻信號中發(fā)射呢?提示:因?yàn)槁曇粜盘栴l率較低,而電臺(tái)要向外發(fā)射電磁波,要有足夠高的頻率。實(shí)踐證明,只有提高發(fā)射頻率才能提高發(fā)射能力,高頻振蕩信號就是那些有用的低頻信號的“載體”,而把頻率較低的信號加載到高頻信號上去的過程就是調(diào)制過程。二、無線電波的接收1.接收原理:電磁波在傳播時(shí)遇到_____會(huì)使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以導(dǎo)體可用來接收電磁波,這個(gè)導(dǎo)體就是接收_____。2.電諧振:當(dāng)接收電路的_________跟接收到的電磁波的_____相同時(shí),接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng),這種現(xiàn)象叫作電諧振。3.調(diào)諧:使接收電路產(chǎn)生_______的過程叫作調(diào)諧。導(dǎo)體天線固有頻率頻率電諧振4.解調(diào):使聲音或圖像信號從接收到的_________中還原出來,這個(gè)過程是調(diào)制的逆過程,叫作解調(diào)。5.無線電波:波長大于____(頻率低于300GHz)的電磁波稱作無線電波,并按波長分成若干個(gè)波段,如長波、中波、短波、微波等。高頻電流1mm【自我思悟】為什么超遠(yuǎn)程無線電利用無線電波中的長波波段,而雷達(dá)利用微波波段?提示:根據(jù)波的衍射特性,波長越長,越容易繞過障礙物,所以超遠(yuǎn)程無線電利用長波波段。微波波長短,傳播時(shí)直線性好,雷達(dá)正是利用了微波直線傳播性好的特點(diǎn)。1.電諧振就是電磁振蕩中的“共振”。2.調(diào)諧與電諧振不同,電諧振是一個(gè)物理現(xiàn)象,而調(diào)諧則是一個(gè)操作過程。3.接收信號時(shí),首先要從各種電磁波中把我們需要的選出來,通常叫選臺(tái)。在無線電技術(shù)中是利用電諧振達(dá)到該目的的。一、電磁波的發(fā)射1.發(fā)射電路的兩個(gè)特點(diǎn):(1)發(fā)射頻率足夠高。(2)應(yīng)用開放電路。2.調(diào)制:(1)使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫作調(diào)制。(2)調(diào)制方法:調(diào)幅:使高頻電磁波的振幅隨信號的強(qiáng)弱而改變。調(diào)頻:使高頻電磁波的頻率隨信號的強(qiáng)弱而改變。3.無線電波的發(fā)射:由振蕩器(常用LC振蕩電路)產(chǎn)生高頻振蕩電流,用調(diào)制器將需傳送的電信號調(diào)制到振蕩電流上,再耦合到一個(gè)開放電路中激發(fā)出無線電波,向四周發(fā)射出去?！疚⑺伎肌?1)廣播電臺(tái)的無線電波發(fā)射電路是開放電路還是閉合電路?提示:廣播電臺(tái)的天線要向外發(fā)射無線電波,要把電磁波有效地發(fā)射出去,必須用開放電路。(2)調(diào)幅和調(diào)頻有什么不同?提示:調(diào)幅和調(diào)頻分別是所發(fā)射的電磁波的振幅、頻率隨信號的強(qiáng)弱而發(fā)生變化?！绢}組通關(guān)】【示范題】為了增大無線電臺(tái)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【解題探究】(1)無線電臺(tái)向空間發(fā)射無線電波的能力與什么有關(guān)?提示:與振蕩頻率有關(guān),頻率越高,發(fā)射無線電波的能力越強(qiáng)。(2)LC振蕩電路的頻率由哪些因素決定?提示:由線圈的自感系數(shù)和電容決定。自感系數(shù)越小,電容器的電容越小,振蕩頻率越高?！疽?guī)范解答】選B。要增大無線電臺(tái)向空間發(fā)射電磁波的能力,必須提高其振蕩頻率,由f=知,可減小L和C以提高f。要減小L可采取減少線圈匝數(shù)、向外抽或抽出鐵芯的辦法,要減小C可采取增大極板間距、減小極板正對面積、減小介電常數(shù)的辦法。故B正確,A、C、D錯(cuò)誤?！就P(guān)1+1】1.關(guān)于無線電廣播發(fā)射過程中的振蕩器的作用,下列說法正確的是(

)A.振蕩器的作用是產(chǎn)生等幅高頻信號B.振蕩器的作用是產(chǎn)生低頻音頻信號C.振蕩器的作用是產(chǎn)生高頻音頻信號D.振蕩器的作用是產(chǎn)生等幅低頻信號【解析】選A。振蕩器的作用是產(chǎn)生等幅高頻信號,故A正確。2.(2013·承德高二檢測)實(shí)際發(fā)射無線電波如圖所示,高頻振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩如圖甲所示,人對著話筒說話產(chǎn)生低頻振蕩如圖乙所示,根據(jù)這兩個(gè)圖像,發(fā)射出去的電磁波圖像應(yīng)是圖中的(

)【解析】選B。振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩,話筒里邊有碳膜電阻,它的阻值隨壓力變化而變化。當(dāng)我們對著它說話時(shí),空氣對它的壓力隨著聲音而變化,那么它的電阻也就隨聲音信號而變化,振蕩電流的振幅也就隨著聲音信號而變化,這就是調(diào)制。它不但影響了正半周,也影響了負(fù)半周,故選B。【變式訓(xùn)練】1.(多選)(2013·德州高二檢測)關(guān)于無線電波的傳播,下列說法正確的是(

)A.發(fā)射出去的電磁波,可以傳到無限遠(yuǎn)處B.無線電波遇到導(dǎo)體,就可以在導(dǎo)體中激起同頻率的振蕩電流C.波長越短的電磁波,越接近直線傳播D.移動(dòng)電話是利用無線電波進(jìn)行通信的【解析】選B、C、D。無線電波在傳播過程中,遇到障礙物就被吸收一部分,遇到導(dǎo)體,會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流(同頻率的振蕩電流),故A錯(cuò)、B正確。波長越短,傳播方式越接近光的直線傳播,移動(dòng)電話發(fā)射或接收的電磁波屬于無線電波的高頻段,故C、D正確。2.(多選)調(diào)諧電路的可變電容器的動(dòng)片從完全旋入到完全旋出仍接收不到較高頻率電臺(tái)發(fā)出的電信號,要收到電信號,應(yīng)

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)A.增多調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)B.加大電源電壓C.減少調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)D.將線圈中的鐵芯取走【解析】選C、D。影響電感L的因素有線圈匝數(shù)、粗細(xì)、長短及有無鐵芯等,而對鐵芯和匝數(shù)分析的題目較多。當(dāng)調(diào)諧電路的固有頻率等于電臺(tái)發(fā)出信號的頻率時(shí),發(fā)生電諧振才能收聽到電臺(tái)信號。由題意知收不到電信號的原因是調(diào)諧電路固有頻率低,由以上分析可知在C無法調(diào)節(jié)的前提下,可減小電感L,即可通過C、D的操作增大f。【素養(yǎng)升華】“調(diào)幅”和“調(diào)頻”是調(diào)制的兩個(gè)不同的方式(1)高頻電磁波的振幅隨信號的強(qiáng)弱而變的調(diào)制方式叫調(diào)幅,一般電臺(tái)的中波、中短波、短波廣播以及電視中的圖像信號采用調(diào)幅波。(2)高頻電磁波的頻率隨信號的強(qiáng)弱而變的調(diào)制方式叫調(diào)頻,電臺(tái)的立體聲廣播和電視中的伴音信號采用調(diào)頻波。二、電磁波的接收拓展延伸1.用天線和地線組成的接收電路來接收電磁波。2.通過電諧振來選臺(tái):(1)電諧振:當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí),接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)的現(xiàn)象,類似于機(jī)械振動(dòng)中的共振。(2)調(diào)諧:使接收電路發(fā)生電諧振的過程。(3)通過解調(diào)獲取信號。解調(diào):把聲音或圖像等信號從高頻振蕩電流中還原出來的過程。檢波:調(diào)幅波的解調(diào)稱為檢波。3.無線電波的接收:天線接收到的所有的電磁波,經(jīng)調(diào)諧選擇出所需要的電磁波,再經(jīng)解調(diào)取出攜帶的信號,放大后再還原成聲音或圖像的過程。【微思考】(1)調(diào)制和解調(diào)有什么不同?提示:調(diào)制是使電磁波隨信號改變,而解調(diào)是把信號從高頻電流中還原出來,解調(diào)是調(diào)制的逆過程。(2)如何從電磁波中選出所需要的信號?提示:通過電諧振選擇出所需電磁波,經(jīng)解調(diào)取出信號?！绢}組通關(guān)】【示范題】(多選)關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收,下列說法中正確的是(

)A.為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量,電路必須是閉合的B.音頻電流的頻率比較低,不能直接用來發(fā)射電磁波C.當(dāng)接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時(shí),接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)D.要使電視機(jī)的屏幕上有圖像,必須要有檢波過程【解題探究】(1)發(fā)射電磁波應(yīng)該用怎樣的電路?提示:應(yīng)該用開放電路。(2)電視接收機(jī)是怎樣接收電視信號的?提示:由電視天線接收電磁波,經(jīng)調(diào)諧、檢波后得出所需信號?！疽?guī)范解答】選B、C、D。有效發(fā)射電磁波,必須采用開放電路和高頻發(fā)射;一般的音頻電流的頻率較低,不能直接用來發(fā)射電磁波;電磁波接收原理是一種叫電諧振的現(xiàn)象,與機(jī)械振動(dòng)中的共振有些相似;電視機(jī)顯示圖像時(shí),必須通過檢波過程,把有效的信號從高頻調(diào)制信號中取出來,否則就不能顯示。故A錯(cuò)誤,B、C、D正確。【通關(guān)1+1】1.使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫(

)A.調(diào)幅B.調(diào)頻C.調(diào)諧D.檢波【解析】選C。使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫調(diào)諧,故C正確。2.(2014·烏魯木齊高二檢測)電磁技術(shù)的發(fā)展,使得人們的生活發(fā)生了很大的變化。關(guān)于電磁技術(shù)的應(yīng)用,下列說法正確的是(

)A.手機(jī)與手機(jī)之間可以直接通信B.電磁灶的灶臺(tái)與鍋之間,如果隔有絕緣物質(zhì),通電后則鍋不可能被加熱C.微波爐內(nèi)盛放食物的器皿,只能是金屬器皿D.電視信號是電視臺(tái)將聲音與圖像信號通過電磁波快速傳送到用戶處并被電視機(jī)接收下來的【解析】選D。手機(jī)是一個(gè)具有發(fā)射電磁波與接收電磁波雙重功能的小型機(jī),由于功率小,手機(jī)之間通信必須通過基站進(jìn)行轉(zhuǎn)換。電磁灶的工作原理是電磁感應(yīng),在灶臺(tái)與鍋之間有絕緣體不影響磁場作用。微波爐是利用電磁波加熱,金屬對電磁波有趨膚效應(yīng),只能用非金屬器皿。電磁波的一大特點(diǎn)就是傳播速度快。故選項(xiàng)D正確?！咀兪接?xùn)練】1.(多選)如圖所示是一個(gè)調(diào)諧接收電路,甲、乙、丙為電路中的電流隨時(shí)間變化的圖像,則(

)A.i1是L1中的電流圖像 B.i1是L2中的電流圖像C.i2是L2中的電流圖像 D.i3是流過耳機(jī)的電流圖像【解析】選A、C、D。L1中由于電磁感應(yīng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的圖像是同甲圖相似的,但是由于L2和D串聯(lián),所以當(dāng)L2的電壓與D反向時(shí),電路不通,因此這時(shí)L2沒有電流,所以L2中的電流圖像應(yīng)是乙圖中的i2。高頻部分通過C2,通過耳機(jī)的電流如丙圖中的i3,只有低頻的音頻電流,故選項(xiàng)A、C、D正確。2.(2013·成都高二檢測)電視機(jī)的室外天線能把電信號接收下來,是因?yàn)?

)A.天線處于變化的電磁場中,天線中產(chǎn)生感應(yīng)電流,相當(dāng)于電源,通過饋線輸送給LC電路B.天線只處于變化的電場中,天線中產(chǎn)生感應(yīng)電流,相當(dāng)于電源,通過饋線輸送給LC電路C.天線只是有選擇地接收某電臺(tái)信號,而其他電視臺(tái)信號則不接收D.天線將電磁波傳輸?shù)诫娨暀C(jī)內(nèi)【解析】選A。室外天線處于空間變化的電磁場中,天線中產(chǎn)生了感應(yīng)電流,此電流通過饋線輸送給LC電路,此電流包含空間各電臺(tái)信號激起的電流,但只有頻率與調(diào)諧電路頻率相等的電信號對應(yīng)的電流最強(qiáng),