电磁波的发射和接收 课件

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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.通过对电磁波的产生、发射、接收过程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。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。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,