高二物理人教版選修34 14.3電磁波的發射和接收

1、4/44/44/4電磁波的發射和接收重/難點重點：1電磁波有效發射的條件 ,調制的含義及調制方式。2無線電波接收原理。難點：1無線電波調制的含義及調幅和調頻的區別。2“電諧振概念。重/難點分析重點分析：在實際應用中常把開放電路的下端跟地連接。電磁波就是由這樣的開放電路發射出去的。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的技術叫做調制。利用放在電磁波傳播空間中的導體 ,就可以接收到電磁波。難點分析：使高頻振蕩電流的振幅隨信號的強弱而改變 ,這種調制叫做調幅。使高頻振蕩電流的頻率隨調制信號的強弱而改變 ,這種調制叫做調頻。當接收電路的固有頻率跟收到的電磁波頻率相同時 ,接

2、收電路中產生的振蕩電流最強 ,這種現象叫做電諧振。突破策略一、無線電波的發射師：要有效地向外發射電磁波 ,振蕩電路必須具有哪些特點呢？學生閱讀教材 ,然后答復。生：1要有足夠高的振蕩頻率。因為頻率越高 ,發射電磁波的本領越大。2振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間 ,只有這樣才能有效地把電磁能電磁波傳播出去。師：要滿足上述兩條件 ,就需要把振蕩電路改造變成開放電路教師在黑板上畫出圖1、圖2、圖3、圖4 ,那么如何改造呢？同學們仔細觀察一下 ,圖1到圖4是如何變化？師生討論得出：圖2中 ,電容器的極板傾斜 ,張口變大 ,便于把電磁能輻射出去；線圈的匝數變少 ,其自感系數變小 ,便于發射高

3、頻率的電磁波。圖3中電容器極板間的距離增大 ,正對面積減少 ,線圈匝數進一步減少 ,便于發射較高頻率的電磁波 ,圖4中電容器極板間的距離進一步增大 ,正對面積減少至為零 ,線圈匝數為零 ,以便能夠發射更高頻率的電磁波。師：那么 ,實際中的開放電路是如何發射電磁波的呢？在實際應用中常把開放電路的下端跟地連接。跟地連接的導線叫做地線。線圈上部接到比擬高的導線上 ,這條導線叫做天線。天線和地線形成了一個敞開的電容器 ,電磁波就是由這樣的開放電路發射出去的。電視發射塔要建得很高 ,是為了使電磁波發射得較遠。調制：調幅與調頻以教師講解為主師：發射電磁波是為了利用它傳遞某種信號。要想電磁波傳得遠 ,就必須

4、使用高頻率的電磁波。但我們要傳遞的信號卻是一些低頻信號 ,如：聲音信號頻率只有幾百至幾千赫茲 ,圖象信號頻率也不過上萬赫茲 ,不可能把它們直接發送出去。這就要求發射的電磁波隨信號而改變。在電磁波發射技術中 ,如果把這種電信號“加到高頻等幅振蕩電流上 ,那么 ,載有信號的高頻振蕩電流產生的電磁波也就是載波就載著要傳送的信號一起發射出去。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的技術叫做調制。高頻振蕩電流 ,類似于可遠飛的信鴿；要傳送的信號類似于要發出的信件 ,調制類似于把信件綁在信鴿的身上。師：一種調制的方法是使高頻振蕩電流的振幅隨信號的強弱而改變 ,這種調制叫做調幅結

5、合課本相應圖講解。另一種調制的方法是使高頻振蕩電流的頻率隨調制信號的強弱而改變 ,這種調制叫做調頻結合課本相應圖講解。電波的發射：結合圖6闡述低頻信號的調制和發射過程。低頻信號電流疊加在高頻振蕩電流上 ,這就是調制 ,調制后的振蕩電流通過互感作用經開放電路向外發射出電磁波。二、電磁波的接收師：發射的無線電波如何被接收到呢？學生先閱讀課文 ,教師引導學生答復生：電磁波在空間傳播時 ,如果遇到導體 ,會使導體產生感應電流 ,感應電流的頻率跟激起它的電磁波的頻率相同。因此利用放在電磁波傳播空間中的導體 ,就可以接收到電磁波了。師：如何使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應電流最強呢？生：當接收電路

6、的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時 ,接收電路中產生的振蕩電流最強。在無線電技術里 ,是利用電諧振來到達這個目的的。當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時 ,接收電路中產生的振蕩電流最強。這種現象叫做電諧振 ,相當于機械振動中的共振。用示波器觀察電諧振波形。接收電路產生電諧振的過程叫做調諧 ,能夠調諧的接收電路叫做調諧電路。如圖7 ,調節可變電容器的電容可以改變調諧電路的頻率 ,使它跟要接收的電臺發出的電磁波的頻率相同 ,這個頻率的電磁波在調諧電路里激起較強的感應電流 ,這樣就選出了這個電臺。圖8中收音機內的接收電路就是調諧電路。解調以教師講解為主由調諧電路接收到的感應電流 ,是

7、經過調制的高頻振蕩電流 ,還不是我們需要的聲音或圖像信號。因此還要使聲音或圖像信號從高頻振蕩電流中復原出來。從接收到的高頻振蕩電流中“檢出所攜帶的調制信號過程 ,叫做解調。解調是調制的逆過程 ,調制的方法不同 ,解調的方法也不同。如圖9是調幅波的解調 ,也叫檢波。解調類似于把綁在信鴿的信取下來。解調之后的信號再經過放大、重現 ,我們就可以聽到或看到了。三、無線電波知識學生自主學習為主在信息技術高速開展的今天 ,電磁波對我們來說越來越重要 ,無論是播送、電視還是無線電通信以及航空、航天中的自動控制和通信聯系 ,都離不開電磁波。無線電報的波長從幾毫米到幾十千米。通常根據波長或頻率把無線電波分成長波、中波、中短波、短波和微波等幾個波段。教師可以結合教材上相應表格中數據 ,讓學生比擬各個波段的波長范圍和頻率范圍 ,簡述各波段無線電波的傳播方式以及主要用途。還可以適當補充一些其它知識 ,如：調幅播送AM一般使用中波和短波波段。調頻播送FM和電視播送都采用調頻的方法來調制 ,通常使用微波中的甚高頻VHF和超高頻UHF波段。例1一臺收音機的接收頻率范圍從；設這臺收音機能接收的相應波長范圍從 ,調諧電路中電容器的相應電容量變化范圍從到 ,求。引導學生解答：由得 ,所以例2請設計一個方框圖說明調制、調諧、解調之間的關系。突破反思本節以有效發射電磁波的兩個條件為線索 ,學習了開放電路以及調制