无线电波的发射和接收教学设计

无线电波的发射和接收
教学目标
1．了解有效发射电磁波的两个条件。

能说出电磁波的发射、传播和接收的过程。

知道无线电通信的基本原理。

2．能正确区分调制、调幅、调频、调谐、解调等概念。

3．能结合生活实际，说出无线电通信在生活中的应用。

教学重难点
教学重点
1．电磁波有效发射的条件，调制的概念。

2．无线电波接收的原理，调谐、解调的概念。

教学难点
1．调制的概念。

2．电谐振、调谐、解调的概念。

教学准备
多媒体设备
教学过程
新课引入
教师活动：展示图片。

教师口述：1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元1874－1937年)发明了无线电通信技术。

从此，携带人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线，就可以在遥远的地方互通信息．电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？（答案：电视信号要有效地发射出去，必须采用高频开放电路，电磁波的波长比较短，以直线传播为主，遇到障碍物会被阻挡，所以发射天线要架得高一些。

）
讲授新课
一、电磁波的发射
1．教师提问：要有效地发射电磁波，振荡电路需要具备什么条件？
学生回答：(1)要有足够高的振荡频率。

(2)开放电路，要使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。

教师补充：理论研究表明，振荡电路向外辐射能量的本领，即单位时间内辐射出去的能量，与振荡频率密切相关，频率越高，发射电磁波的本领越大。

教师提问：根据f＝1
2πLC
，如何获得高频率的电磁波呢?
学生回答：减小L、C。

教师提问：根据L、C的决定因素，如何减小L、C呢？
学生回答：为了减小L，可以减少匝数；为了减小C，可以减小正对面积，增大两极板的距离。

教师提问：根据带电平行板间的电场分布特点，如何才能使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间呢？
学生回答：将电容器两个极板拉开。

教师讲解：如图，为了达到发射电磁波的目的，开放电路甚至可以演化成为一条导线，这样就可以有效地把电磁波发射出去了。

实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。

无线电波就能由这样的开放电路有效地发射出去。

2.教师提问：阅读教材，如何用电磁波传递信号呢？
学生回答：为了利用电磁波传递信号，例如传递声音、电视图像，就要让高频的电磁波随着被传递的信号而改变。

这种用来携带信号的高频电磁波叫作载波。

教师提问：什么叫调制？
学生回答：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制。

教师提问：什么叫调幅？
学生回答：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变，这种调制叫作调幅（AM）；
教师展示示意图，并讲解。

教师提问：什么叫调频？
学生回答：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变，这种调制叫作调频（FM）。

教师展示示意图，并讲解。

教师提问：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？
学生回答：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。

教师讲解：电磁波的发射示意图(如图所示)。

二、电磁波的接收
1．教师提问：接收电磁波的原理是什么？
学生回答：电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体中产生感应电流。

因此，空中的导体可以用来接收电磁波，这就是接收天线。

教师讲解：世界上有许许多多的无线电台、电视台以及各种无线电通信设备，它们不断地向空中发射各种频率的电磁波，这些电磁波弥漫在我们周围。

如果不加选择地把它们都接收下来，那必然是一片混乱的信号。

所以，接收电磁波后首先要从诸多的信号中把需要的信号选择出来，这就要设法使我们所需的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。

这让我们想起共振。

在无线电技术中，利用电谐振可以达到这个目的。

教师提问：什么叫电谐振？
学生回答：接收电路的固有频率跟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，这种现象叫作电谐振。

教师提问：什么叫调谐？
学生回答：使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐。

教师提问：怎么调谐？
学生回答：调节可调电容器的电容改变电路的固有频率，使它跟要接收的电磁波的频率相同。

教师提问：由调谐电路接收到的感应电流，是经过调制的高频电流，还不是我们需要的声音或图像信号，那么，怎么才能把声音或图像信号从高频电流中还原出来呢？
学生回答：把声音或图像信号从高频电流中还原出来，这个过程是调制的逆过程，所以叫作解调。

调幅波的解调也叫检波。

教师提问：调谐和解调的区别是什么？
学生回答：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程。

教师强调：
（1）电谐振就是电磁振荡中的“共振”。

（2）电调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程。

（3）电接收信号时，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。

典题剖析
例1 (多选)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．减小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．向外抽出铁芯
解析：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＝1
2πLC
知，减小L和C可以提高f。

要减小L可采取减少线圈匝数、向外抽出铁芯的办法，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。

故选A、B、D。

答案：ABD
例2. (多选)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：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。

答案：AD
课堂小结。