高中物理第十四章电磁波3电磁波的发射和接收名师导航学案新人教版选修34

高中物理第十四章电磁波3电磁波的发射和接收名师导
航学案新人教版选修34
名师导航
知识梳理
1.无线电波的发射
（1）要向外发射无线电波，振荡电路必须具有如下特点：第一，要有____________频率；第二，采用____________电路，使电场和磁场分散到尽可能大的空间.
（2）利用无线电波传递信号，要求发射的无线电波随信号而改变，使无线电波随各种信号而改变叫____________，常用的调制方法有____________和____________两种，使高频振荡的振幅随信号而改变叫____________，经过调制后发射出去的无线电波叫____________.使高频振荡的频率随7信号而改变叫____________，经过调频以后发射出去的无线电波叫调频波.
2.无线电波的接收
（1）当接收电路的固有频率跟接收的无线电波的频率____________时，激起的振荡电流____________，这就是____________现象.
（2）使接收电路产生电谐振的过程叫做____________，能够调谐的电路叫____________电路.收音机的调谐电路，是通过调节____________来改变电路的频率而实现调谐的.
知识导学
学习本节内容，首先要复习有关电磁波、无线电波的知识，知道电磁波与其他波一样具有波的共性，但与机械波又有区别，最大的区别是电磁波既可以在真空中传播，又可以在介质中传播，所有这些是学习电磁波的发射和接收的基础.由于电磁波的发射和接收是比较抽象的，所以在学习过程中一定要注意理论联系实际.同时，还必须掌握电磁波的发射和接收的过程以及能有效地发射和接收电磁波时，振荡电路必须具备的特点，这样才能做到学以致用，融会贯通.
疑难突破
电磁波的发射和接收的过程.
剖析：发射：（1）调制：在无线电应用技术中，首先将声音、图像等信息通过声电转换、光电转换等方式转为电信号，这种电信号频率很低，不能用来直接发射电磁波，而需要把传递的低频电信号“加”到高频电磁波上，使高频电磁波随各种信号而改变，这个过程叫做调制.
（2）调幅和调频：使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅.使高频振荡的频率随信号而改变叫调频.
（3）无线电波的发射：由振荡器（常用LC振荡器）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. 接收：（1）电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振.
（2）调谐：调谐电路的固有频率可以在一定范围内连续改变，将调谐电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同，使接收电路产生电谐振，这个过程叫调谐.
（3）检波：从接收到的高频振荡中分离出所携带的信号的过程叫做检波，检波是调制的逆过程，也叫解调.
（4）无线电波的接收：天线接收到所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经检波取出携带的信号，放大后再还原成声音或图像.
典题精讲
【例1】 在电视节目中，我们经常看到主持人与派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”，这是为什么？如果有两个手持卫星电话的人通过同步通信卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话？（已知地球
的质量为6.0×1024 kg ，地球半径为6.4×106 m ，万有引力常量为6.67×10-11 N·m 2·kg -2）
解：主持人与记者之间通话的不合拍是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的，利用电磁波传递信息是需要时间的.
设同步卫星高度为H ，由万有引力定律及卫星圆周运动规律可得
22
24)(T
m H R GMm π=+(R+H) H=32
24πGMT -R=3.6×107 m 则一方讲话，另一方听到对方讲话的最少时间t=
c H 2=0.24 s. 答案：0.24 s
绿色通道:这是一个典型的综合题，它涉及了电磁学、力学中的相关知识的综合应用.在解答此题时要很好地分析题意，运用万有引力定律和卫星的圆周运动规律来求解.
变式训练:某电台发射的电磁波的波长是600 m ，该电台发射的电磁波的频率是多大?若有一台接收机距电台600 km ，从电台发出的信号经过多少时间就可以到达接收机？
答案：5×105 Hz 0.02 s
【例2】 一收音机调谐回路中线圈电感是30 μH，电容器可变，最大电容是270 pF ，最小电容是30 pF ，求接收到的无线电波的波长范围多大？
思路解析：由T=2πLC 可知：电磁波的周期变化范围；由λ=T·c 进一步确定波长范围. 因为T=2πLC
所以T max =2π126102701030--⨯⨯⨯ s=18π×10-8
s T min =2π12610301030--⨯⨯⨯=6π×10-8
s 又因为λ=cT
所以λmax =3×108×18π×10-8 s=169.6 m
λmin =3×108×3π×10-8 s=56.5 m
故169.6 m≥λ≥56.5 m.
答案：56.5 m —169.6 m
绿色通道：应用公式T=2πLC 解题时，要与平行板电容器、电感的知识联系起来，要知道改变T 的一些因素，在应用公式c=λf 解题时，要与机械波的知识联系起来，因为机械波的一般传播特性在电磁波的传播中成立.
变式训练:某收音机调谐电路中，电感线圈的自感系数L=0.4 mH ，可变电容器的最小电容C 为4 pF ，最大电容为400 pF ，求该收音机能接收到的电磁波的波长范围？
答案：75.36 m —753.6 m
问题探究
问题：世界各地有许多无线电台同时广播，试想为什么我们用收音机只能听到某一个电台的播音，而不是同时听到许多电台？
导思：此问题涉及到无线电波的接收和电磁振荡的相关知识，转动收音机旋钮，实际上是借助于改变电容器的电容间接地改变固有接收频率，当接收电路的固有频率与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，这样就选出某一确定的电台.这也是电磁波的应用的典例，对这些实例的工作原理一定要牢牢掌握.
探究：接收机能够从诸多的电磁波中把我们需要的选出来，这叫做调谐.转动收音机的旋钮选择电台时，实际上就是在改变可变电容器的电容进行调谐，有了调谐的功能，一台收音机只能听到某一个电台的播音，而不是同时听到许多电台的播音.。