课件42张PPT。3 电磁波的发射和接收一、电磁波的发射
1.要有效地发射电磁波,振荡电路必须具有两个特点:
(1)要有_______的振荡频率,频率越高,发射电磁波的本领越
大。
(2)应采用_________,振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可
能大的空间。足够高开放电路2.开放电路:在实际的开放电路中,线圈的一端用导线与大地
相连,这条导线叫作_____;线圈的另一端与高高地架在空中的
_____相连。
3.无线电技术:使电磁波随各种信号而改变的技术叫作_____。
调制的方法有两种:一种叫调幅,使高频电磁波的_____随信号
的强弱而变;另一种叫调频,使高频电磁波的_____随信号的强
弱而变。地线天线调制振幅频率【自我思悟】
电台发射的信号,如声音信号,为什么不直接将声音信号转化为电信号发射出去,而是加载到高频信号中发射呢?
提示:因为声音信号频率较低,而电台要向外发射电磁波,要有足够高的频率。实践证明,只有提高发射频率才能提高发射能力,高频振荡信号就是那些有用的低频信号的“载体”,而把频率较低的信号加载到高频信号上去的过程就是调制过程。二、无线电波的接收
1.接收原理:电磁波在传播时遇到_____会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_____。
2.电谐振:当接收电路的_________跟接收到的电磁波的_____
相同时,接收电路中产生的振荡电流最强,这种现象叫作电谐
振。
3.调谐:使接收电路产生_______的过程叫作调谐。导体天线固有频率频率电谐振4.解调:使声音或图像信号从接收到的_________中还原出来,
这个过程是调制的逆过程,叫作解调。
5.无线电波:波长大于____(频率低于300GHz)的电磁波称作无
线电波,并按波长分成若干个波段,如长波、中波、短波、微波
等。高频电流1mm【自我思悟】
为什么超远程无线电利用无线电波中的长波波段,而雷达利用微波波段?
提示:根据波的衍射特性,波长越长,越容易绕过障碍物,所以超远程无线电利用长波波段。微波波长短,传播时直线性好,雷达正是利用了微波直线传播性好的特点。【盲区扫描】
1.电谐振就是电磁振荡中的“共振”。
2.调谐与电谐振不同,电谐振是一个物理现象,而调谐则是一个操作过程。
3.接收信号时,首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来,通常叫选台。在无线电技术中是利用电谐振达到该目的的。一、电磁波的发射 拓展延伸
1.发射电路的两个特点:
(1)发射频率足够高。
(2)应用开放电路。2.调制:
(1)使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制。
(2)调制方法:
调幅:使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。
调频:使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。
3.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。【微思考】
(1)广播电台的无线电波发射电路是开放电路还是闭合电路?
提示:广播电台的天线要向外发射无线电波,要把电磁波有效地发射出去,必须用开放电路。
(2)调幅和调频有什么不同?
提示:调幅和调频分别是所发射的电磁波的振幅、频率随信号的强弱而发生变化。【题组通关】
【示范题】为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力,对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施( )
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【解题探究】(1)无线电台向空间发射无线电波的能力与什么有关?
提示:与振荡频率有关,频率越高,发射无线电波的能力越强。
(2)LC振荡电路的频率由哪些因素决定?
提示:由线圈的自感系数和电容决定。自感系数越小,电容器的电容越小,振荡频率越高。【规范解答】选B。要增大无线电台向空间发射电磁波的能力,
必须提高其振荡频率,由f= 知,可减小L和C以提高f。要
减小L可采取减少线圈匝数、向外抽或抽出铁芯的办法,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B正确,A、C、D错误。【通关1+1】
1.关于无线电广播发射过程中的振荡器的作用,下列说法正确的是( )
A.振荡器的作用是产生等幅高频信号
B.振荡器的作用是产生低频音频信号
C.振荡器的作用是产生高频音频信号
D.振荡器的作用是产生等幅低频信号
【解析】选A。振荡器的作用是产生等幅高频信号,故A正确。2.(2013·承德高二检测)实际发射无线电波如图所示,高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲所示,人对着话筒说话产生低频振荡如图乙所示,根据这两个图像,发射出去的电磁波图像应是图中的( )【解析】选B。振荡器产生高频等幅振荡,话筒里边有碳膜电阻,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,那么它的电阻也就随声音信号而变化,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,故选B。【变式训练】1.(多选)(2013·德州高二检测)关于无线电波的传播,下列说法正确的是( )
A.发射出去的电磁波,可以传到无限远处
B.无线电波遇到导体,就可以在导体中激起同频率的振荡电流
C.波长越短的电磁波,越接近直线传播
D.移动电话是利用无线电波进行通信的【解析】选B、C、D。无线电波在传播过程中,遇到障碍物就被吸收一部分,遇到导体,会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流),故A错、B正确。波长越短,传播方式越接近光的直线传播,移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段,故C、D正确。2.(多选)调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋
出仍接收不到较高频率电台发出的电信号,要收到电信号,应
( )
A.增多调谐电路中线圈的匝数
B.加大电源电压
C.减少调谐电路中线圈的匝数
D.将线圈中的铁芯取走【解析】选C、D。影响电感L的因素有线圈匝数、粗细、长短及有无铁芯等,而对铁芯和匝数分析的题目较多。当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时,发生电谐振才能收听到电台信号。由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低,由以上分析可知在C无法调节的前提下,可减小电感L,即可通过C、D的操作增大f。【素养升华】
“调幅”和“调频”是调制的两个不同的方式
(1)高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制方式叫调幅,一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波。
(2)高频电磁波的频率随信号的强弱而变的调制方式叫调频,电台的立体声广播和电视中的伴音信号采用调频波。 二、电磁波的接收 拓展延伸
1.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: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:把声音或图像等信号从高频振荡电流中还原出来的过程。
检波:调幅波的解调称为检波。
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的过程。【微思考】
(1)调制和解调有什么不同?
提示:调制是使电磁波随信号改变,而解调是把信号从高频电流中还原出来,解调是调制的逆过程。
(2)如何从电磁波中选出所需要的信号?
提示:通过电谐振选择出所需电磁波,经解调取出信号。【题组通关】
【示范题】(多选)关于电磁波的发射和接收,下列说法中正确的是( )
A.为了使振荡电路有效地向空间辐射能量,电路必须是闭合的
B.音频电流的频率比较低,不能直接用来发射电磁波
C.当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时,接收电路产生的振荡电流最强
D.要使电视机的屏幕上有图像,必须要有检波过程【解题探究】(1)发射电磁波应该用怎样的电路?
提示:应该用开放电路。
(2)电视接收机是怎样接收电视信号的?
提示:由电视天线接收电磁波,经调谐、检波后得出所需信号。【规范解答】选B、C、D。有效发射电磁波,必须采用开放电路和高频发射;一般的音频电流的频率较低,不能直接用来发射电磁波;电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象,与机械振动中的共振有些相似;电视机显示图像时,必须通过检波过程,把有效的信号从高频调制信号中取出来,否则就不能显示。故A错误,B、C、D正确。【通关1+1】
1.使接收电路产生电谐振的过程叫( )
A.调幅 B.调频 C.调谐 D.检波
【解析】选C。使接收电路产生电谐振的过程叫调谐,故C正确。2.(2014·乌鲁木齐高二检测)电磁技术的发展,使得人们的生活发生了很大的变化。关于电磁技术的应用,下列说法正确的是( )
A.手机与手机之间可以直接通信
B.电磁灶的灶台与锅之间,如果隔有绝缘物质,通电后则锅不可能被加热
C.微波炉内盛放食物的器皿,只能是金属器皿
D.电视信号是电视台将声音与图像信号通过电磁波快速传送到用户处并被电视机接收下来的【解析】选D。手机是一个具有发射电磁波与接收电磁波双重功能的小型机,由于功率小,手机之间通信必须通过基站进行转换。电磁灶的工作原理是电磁感应,在灶台与锅之间有绝缘体不影响磁场作用。微波炉是利用电磁波加热,金属对电磁波有趋肤效应,只能用非金属器皿。电磁波的一大特点就是传播速度快。故选项D正确。【变式训练】1.(多选)如图所示是一个调谐接收电路,甲、乙、丙为电路中的电流随时间变化的图像,则( )
A.i1是L1中的电流图像 B.i1是L2中的电流图像
C.i2是L2中的电流图像 D.i3是流过耳机的电流图像【解析】选A、C、D。L1中由于电磁感应,产生的感应电动势的图像是同甲图相似的,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没有电流,所以L2中的电流图像应是乙图中的i2。高频部分通过C2,通过耳机的电流如丙图中的i3,只有低频的音频电流,故选项A、C、D正确。2.(2013·成都高二检测)电视机的室外天线能把电信号接收下来,是因为( )
A.天线处于变化的电磁场中,天线中产生感应电流,相当于电源,通过馈线输送给LC电路
B.天线只处于变化的电场中,天线中产生感应电流,相当于电源,通过馈线输送给LC电路
C.天线只是有选择地接收某电台信号,而其他电视台信号则不接收
D.天线将电磁波传输到电视机内【解析】选A。室外天线处于空间变化的电磁场中,天线中产生了感应电流,此电流通过馈线输送给LC电路,此电流包含空间各电台信号激起的电流,但只有频率与调谐电路频率相等的电信号对应的电流最强,然后再通过解调处理输入后面电路,故A正确,B、C、D均错误。【素养升华】
无线电波的发射和接收过程【资源平台】电磁波的发射和接收
【示范题】在收音机的调谐电路中,线圈的自感系数为L,要想接收波长为λ的电台信号,应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)( )【标准解答】选D。由λ= 可得：波长为λ的电台信号的频率
f= ，故应将调谐电路的频率也调至f，又 所以
只有D正确。温馨提示：
此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。
课时达标·效果检测
一、选择题
1.为了使需要传递的信息(如声音、图像等)加载在电磁波上发射到远方,必须对振荡电流进行( )
A.调谐 B.放大 C.调制 D.检波
【解析】选C。声音、图像信号的频率很低,不能直接发射出去,只有高频电磁波才能向外发射。所以要用高频携带着低频才能向外发射出去。而把低频信号加到高频电磁波上去的过程叫调制。
2.(多选)(2013·杭州高二检测)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.增大电容器极板间距
B.使振荡电容器的正对面积足够大
C.尽可能使电场和磁场分散开
D.增加回路中的电容和电感
【解析】选A、C。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,二是使电磁场尽可能地分散开,所以C正确;由f=可知,当增大电容器极板间的距离时,C变小,f增大,A正确;使电容器正对面积变大,C变大,f变小,B错误;增大回路中的L、C,f变小,D也错误。
3.(多选)(2013·宜昌高二检测)关于移动电话,下列说法正确的是( )
A.随身携带的移动电话(手机)内,只有无线电接收装置,没有无线电发射装置
B.随身携带的移动电话(手机)内,既有无线电接收装置,又有无线电发射装置
C.两个携带手机的人,可以不通过固定的基地台转接,相互通话
D.无线寻呼机(BP机)内只有无线电接收装置,没有无线电发射装置
【解析】选B、D。由于手机既能听到对方说话,又能说话让对方听到,因而既是发射装置又是接收装置,而寻呼机只能接收外来信号,不能向外发射,因而B、D对;但手机信号必须经过基地台处理转接才能收到,C错。
【变式训练】关于电视信号的发射,下列说法中错误的是( )
A.摄像管输出的电信号可以直接通过天线向外发射
B.摄像管输出的电信号必须“加”在高频振荡电流上,才能向外发射
C.伴音信号和图像信号是同步向外发射的
D.电视台发射的是带有信号的高频电磁波
【解析】选A。摄像管输出的电信号是低频的电流,不能直接发射,要发射必须将其“加”在高频振荡电流上,因而B、C、D均对,只有A项错误。
4.如果收音机调谐电路是采用改变电容的方式来改变回路固有频率。当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时,则电容的最大电容与最小电容之比为
( )
A.3∶1 B.9∶1 C.1∶3 D.1∶9
【解题指南】由f=和c=λf分析求解。
【解析】选B。调谐电路固有频率f=,当接收电磁波的频率为f时,调谐电路发生电谐振,接收电磁波的波长λ==c·2π,可见λ与成正比,因为
λmax∶λmin=3∶1,所以Cmax∶Cmin=9∶1,B正确。
二、非选择题
5.(2013·潍坊高二检测)如图所示,原线圈接频率为f的交流电源,将电感为L的副线圈接一个适当的电容器成为LC振荡电路,这种振荡和机械振动中的 振动相类似,其振荡周期等于 。改变电容器的电容量,当电容等于 时,振荡电流的幅度值可达最大值。
【解析】变压器的副线圈中感应电流的频率与原线圈中的电流频率相同,类似于机械振动中的受迫振动,其振荡周期为,改变电容器的电容量,可以改变LC振荡回路的固有频率,当固有频率与接收信号的频率相等时,发生电谐振,即f=,求得C=。
答案:受迫
【变式训练】在如图所示的电路中,C1=200pF,L1=40μH,L2=160μH,怎样才能使回路2与回路1发生电谐振?发生电谐振的频率是多少?
【解析】由于谐振时两电路的固有频率相同。为使回路发生电谐振,可以改变可变电容器C2,使满足条件f2=f1,即=
C2==pF=50pF。
发生电谐振时的频率
f==1.78×106Hz=1.78 MHz。
答案:改变可变电容器C2的电容,使得C2为50pF
1.78 MHz
6.有波长分别为290m、397 m、566 m的无线电波同时传向收音机的接收天线,当把收音机的调谐电路的频率调到756kHz时,
(1)哪种波长的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强?
(2)如果想接收到波长为290m的无线电波,应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些还是旋出一些?
【解析】(1)根据公式f=,设波长分别为290m、397 m、566 m的无线电波的频率分别为f1、f2、f3,则有
f1==Hz≈1034kHz
f2==Hz≈756kHz
f3==Hz≈530kHz
所以波长为397m的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强。
(2)要接收波长为290m的无线电波,应增大调谐电路的固有频率,因此,应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些。
答案:(1)波长为397m的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强 (2)旋出一些
一、选择题
1.(2013·威海高二检测)无线电广播的过程是( )
A.调制—调谐—解调 B.调制—解调—调谐
C.解调—调制—调谐 D.调谐—解调—调制
【解析】选A。首先通过话筒把声音信号转变成为音频信号,音频信号频率很低,不能用来直接发射电磁波。此时需要把音频信号加到高频电磁波上,这个过程叫作调制。经过调制的音频信号通过开放电路向四周辐射出去。接收机上的天线,接收来自广播电台的电磁波,经过调谐器选取所需信号,这个过程叫电谐振调谐。然后,从接收到的高频电磁波中分离出所携带的音频信号,这个过程叫作检波,也叫解调。最后,检波出来的音频信号经过放大器放大,送到扬声器再现声音。
2.(多选)(2013·武汉高二检测)如图所示为调幅振荡电流图像,此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段( )
A.经调制后 B.经调谐后
C.经检波后 D.耳机中
【解析】选A、B。为了把信号传递出去,需要将信号“加”到高频振荡电流上,这就是调制。而图像是将信号加上后使高频振荡电流的振幅随信号变化,这叫调幅。在接收电路中,经过调谐,回路中将出现调幅振荡电流,经检波后,调幅振荡电流将被削去一半,而在耳机中只有低频信号电流。
3.(多选)关于电磁波的传播,下列叙述正确的是( )
A.电磁波频率越高,越容易沿地面传播
B.电磁波频率越高,越容易沿直线传播
C.电磁波在各种介质中传播的波长恒定
D.只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波,就可把信号传遍全世界
【解析】选B、D。由c=λf可判定:电磁波频率越高,波长越短,衍射性越差,不易沿地面传播,而跟光的传播相似,沿直线传播,故选项B正确,A错误;电磁波在介质中传播时,频率不变,而传播速度改变,由v=λf可知波长改变,故选项C错误;由于同步卫星相对地面静止在赤道上空36000km高的地方,用它作微波中继站,只要有三颗互成120°的同步卫星,就几乎可覆盖全球。故选项D正确。
【变式训练】(多选)下列关于无线电波的叙述正确的是( )
A.无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波
B.无线电波在任何介质中的传播速度均为3.0×108m/s
C.无线电波不能产生干涉和衍射现象
D.无线电波由真空进入介质传播时,波长变短
【解析】选A、D。无线电波的波长是从几十千米到几毫米的电磁波,故选项A正确;干涉、衍射是一切波都具有的特性,故选项C错误;无线电波由真空进入介质时,波速变小,故选项B错误;由v=λf知,频率不变时,波速变小,波长变短,故选项D正确。
4.(多选)(2013·大连高二检测)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
【解析】选A、D。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,故正确答案为A、D。
二、非选择题
5.某居住地A位于某山脉的一侧,山脉的另一侧P处建有无线电波发射站,如图所示。该发射站可发送频率为400 kHz的中波和400MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108m/s,求:
(1)该中波和微波的波长各是多少?
(2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的?
(3)若两种波的接收效果不同,请说明哪一种波的接收效果更好。为什么?
【解析】(1)由λ=知,中波的波长为λ1=750m,微波的波长为λ2=0.75m。
(2)无线电波绕过山脉到达A处,发生了衍射现象。
(3)中波的接收效果更好,因为它的波长长,衍射现象更明显。
答案:(1)750m 0.75m (2)衍射 (3)中波的接收效果好,因为它的波长长,衍射效果更好。
【总结提升】无线电波传播问题的分析方法
(1)判断无线电波是否能沿直线传播时,可以根据波长与障碍物的大小关系进行判断,波长较长的无线电波衍射现象明显,波长较短的无线电波衍射现象不明显,近似直线传播。
(2)在同种均匀介质中,无论波长多长,都沿直线传播,其波速、波长、频率关系符合v=λf。
6.(2013·温州高二检测)科学技术是一把双刃剑。电磁波的应用也是这样。它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染。频率超过0.1MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁。按照有关规定,工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.50 W/m2。若小型无线通讯装置的电磁辐射功率是1 W,那么在距离该通讯装置多少米以外是符合规定的安全区域?(已知球面面积S=4πR2)
【解析】设半径为R的圆以外是安全区。
因为=0.50W/m2,所以R≈0.40m。
答案:0.40m
关闭Word文档返回原板块
