沪科版选修3-43.3无线电通信3.4电磁波家族课件
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图 3－3－6
【审题指导】 (1)雷达荧光屏相邻刻线间的时间间隔为 t0＝10－4 s，从甲图看出发射和接收波的时间差为 4×10－4 s， 从乙图看出时间差为 1×10－4 s.
(2)电磁波的传播速度为光速，传播距离为往返距离．
【规范解答】 由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔 t0＝10－4 s，甲图发射波和接收波的时间间隔 t1＝4×10－4 s， 乙图时间间隔 t2＝1×10－4 s，所以第一次飞机位置距雷达的 距离为 s1＝c×t21＝6.0×104 m，第二次飞机在雷达正上方， 所以飞机高度 h＝c·t22＝1.5×104 m，所以 173 s 内飞机飞行的 水平距离为 s＝ s21－h2＝5.8×104 m，所以 v＝st＝335 m/s.
【答案】 335 m/s
图 3－3－5
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】 L2 中由于电磁感应，产生的感应电流图像是 同(a)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 中的电流图像应是(b)图， 耳机接收到的信号应是解调后的信号．故选项 A、C、D 正 确． 【答案】 ACD
1 可知，可以通过减小电容器 LC
C 和减小线圈
的自感系数 L 的值来增大 f 的值，从而得到高频率的电磁波．
(2)采用开放电路：振荡电路的电场和磁场必须分散到尽 可能大的空间，才有可能有效地将电磁场的能量传播出去．因 此，可以改造 LC 振荡电路——由闭合电路改成开放电路．
①构造：如图 3－3－2 所示，将线圈的一端用导线与大 地相连，另一端与架在空中的天线相连．
无线电波的发射条件和发射过程
【问题导思】 1．若需要有效地向外发射无线电波，振荡电路必须具备 什么条件？ 2．什么是调制、调幅和调频？ 3．无线电波的发射过程是怎样的？
1．若要有效向外发射无线电波，振荡电路必须具有的两
个条件
(1)要有足够高的振荡频率：因为频率越高，发射电磁波
的本领越大．
由
f＝2π
图 3－3－2
②特点：由于电路中的 L 和 C 都足够小，因此频率很 大．由于电容器的极板间距很大，因此电场足够分散，能分 解到很大的空间中．
2．无线电波的调制与发射 (1)调制：在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而 改变的技术叫做调制．调制的方法分为调幅和调频．
(2)无线电波发射：电磁波的发射过程如图 3－3－3 所示． 图 3－3－3
【答案】 AC
1．(多选)关于无线电波的发射过程，下列说法正确的是
A．必须对信号进行调制
()
B．必须使信号产生电谐振
C．必须把传输信号加到高频电流上
D．必须使用开放电路
【解析】 电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信 号进行调制，用开放电路发射．为了有效地向外发射电磁波， 必须使电路开放，A、C、D 正确．而产生电谐振的过程是在 接收电路中，B 不正确．
(多选)要提高 LC 振荡电路辐射电磁波的本领，应采取 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．尽可能使电场和电磁场分布开 D．增加回路中的电容和电感
【解析】 根据 f＝ 1 可知，当极板间距增大时， 2π LC
C 变小，f 增大， A 正确；电场和磁场尽可能分布在较大空 间，才能更多的辐射能量，从而提高辐射电磁波的本领，C 正确．
3.3 无线电通信 3．4 电磁波家族
课标解读
重点难点
1.了解电磁波的发射、传播和
接收的基本原理．知道调
制、调谐、电谐振、解调(检 1.无线电波的发射与接
波)等概念的意义及区别． 收．(重点)
2.了解无线电波的三种主要传 2.红外线、紫外线、X射
播途径及其特点．
线、γ射线的特点及应
3.知道电磁波谱及其组成部分 用．(重点)
(3)检波 使声音或图像信号从调谐电路接收到的高频振荡电流中 “检”出来的过程，它是 调制 的逆过程，也叫做解调．
2．思考判断 (1)无线电波的接收需要经过调谐、高频放大、检波、音 频放大的过程．(√) (2)调谐就是使某一频率的电磁波与接收电路产生电 谐振．(√) (3)检 波就是从众多的 电磁波中得到我 们所需要的信 号．(×)
【解析】 当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的
频率，发生电谐振时才能收到电台信号．由题意知收不到信
号的原因是调谐电路固有频率低，由公式知
f＝2π
1 ，在 LC
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.
【答案】 CD
2．(多选)如图 3－3－5 为一个调谐接收电路，图 3－3 －5(a)、(b)、(c)为电路中的电流随时间变化的图像，则( )
地波 、 天波 和直线传播(空间波)．
2．思考判断 (1) 摄 像 管 输 出 的 电 信 号 可 以 直 接 通 过 天 线 向 外 发 射．(×) (2)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．(√) (3)电视台发射的是带有信号的高频电磁波．(√)
3．探究交流 电磁波的发射过程为什么要采用调制技术？ 【提示】 像声音这样的信号，一般频率相对较低，而 电台要向外发射电磁波，要有足够高的频率．实验证明，发 射能量与发射频率的 4 次方成正比，可见只有提高发射频率 才能提高发射能量，为此要把这些信号加载到高频信号上 去．就好像人的远行能力不足，要乘汽车、飞机一样．这个 加载的过程就是调制.
【答案】 ACD
无线电波的接收原理、调谐和解调
【问题导思】 1．电视机的天线为什么能接收无线电波？ 2．无线电波的接收电路由几部分组成？ 3．什么是调谐和解调？
1．无线电波的接收原理 (1)电磁波在空间传播时，如果遇到导体，就会使导体产 生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相 同．因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到 电磁波． (2)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．
综合解题方略——电磁波的应用
某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速 飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为 5×10 －4 s，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图 3－3－6 甲所 示，t＝173 s 后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示， 雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为 10－4 s，电磁波的传 播速度为 c＝3×108 m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多 少？
1．由于声音、图像都是低频信号无法直接发射，必须加 在高频电磁波上，因此，高频电磁波称为载波．
2．调谐和电谐振不同，电谐振是一种现象，调谐是一个 物理过程．
(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．增大调谐电路中线圈的匝数 B．加大电源电压 C．减小调谐电路中线圈的匝数 D．将线圈中的铁芯取走
图 3－3－1
(2)振荡器的作用 振荡器的作用是产生等幅 高频信号 ．低频音频信号只 有加载到高频信号上去，形成随音频信号而改变的 高频信号、
才能通过发射天线发射出去．
(3)调制器的作用 ①调制器的作用就是把低频信号加载到 高频信号 上去． ②调制方式有 调幅 和 调频 ． 调幅是使高频振荡信号的 振幅 随低频信号变化. 调频就是使高频振荡信号的 频率 随低频信号变化. (4)无线电波通常有三种传播方式
2．思考判断 (1)紫 外线、可见光是 原子的外层电子 受激发后产生 的．(√) (2)伦琴射线和 γ 射线是原子的内层电子受激发后产生 的．(×) (3)红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐 射红外线．(×)
3．探究交流 为什么红外线适用于遥感和高空摄影？ 【提示】 因为红外线的波长较长，衍射现象明显，容 易穿透云雾和烟尘．
2．无线电波的接收电路 无线电波的接收电路如图 3－3－4 所示．
图 3－3－4
(1)调谐：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，这种现象叫做 电谐振．使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．
(2)解调：又称“反调制”，是从已调到波中重现调制信 号的过程．调幅波的解调也叫做检波．
的特点和作用，知道光是电 3.调谐、调制、解调、电谐
磁波．
振等概念的理解．(难点)
4.了解电磁波的利用及对其危
害的防护措施.
无线电波的发射 1.基本知识 (1)无线电广播 无线电广播传递的是 声音 信号，无线电广播是先将声 音信号转变成 电信号 ，再将此电信号加载到等幅的 高频 信 号上，并进行放大，再通过发射塔发射出去．如图 3－3－1.
3．探究交流 收音机能够进行选台的原理是什么？
【提示】 收音机的调谐电路通常是由线圈和可变电容 器组成，通过改变可变电容器的电容，改变接收电路的固有 频率，当接收电路的固有频率与电磁波的频率相同时，在调 谐电路中激起的感应电流最强，便接收到了该电台的信号.
电磁波谱
1.基本知识 (1)概念 按电磁波的 波长 或 频率 大小的顺序把它们排列起 来，就组成了电磁波谱． (2)电磁波谱的排列 按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、 可见光 、 紫外线波的接收原理 电磁波在传播过程中如果遇到接收天线——导体，会在 天线上产生微弱的 感应电流 ．这个感应电流的频率跟接 收的电磁波的频率 相同 ．
(2)电谐振现象与调谐 ①电谐振现象：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波 的频率相同时，接收电路中产生电流最强的现象．与机械振 动中的共振现象类似． ②调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率电磁 波，需要选择某一特定的频率接收的过程．
【审题指导】 (1)雷达荧光屏相邻刻线间的时间间隔为 t0＝10－4 s，从甲图看出发射和接收波的时间差为 4×10－4 s， 从乙图看出时间差为 1×10－4 s.
(2)电磁波的传播速度为光速，传播距离为往返距离．
【规范解答】 由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔 t0＝10－4 s，甲图发射波和接收波的时间间隔 t1＝4×10－4 s， 乙图时间间隔 t2＝1×10－4 s，所以第一次飞机位置距雷达的 距离为 s1＝c×t21＝6.0×104 m，第二次飞机在雷达正上方， 所以飞机高度 h＝c·t22＝1.5×104 m，所以 173 s 内飞机飞行的 水平距离为 s＝ s21－h2＝5.8×104 m，所以 v＝st＝335 m/s.
【答案】 335 m/s
图 3－3－5
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】 L2 中由于电磁感应，产生的感应电流图像是 同(a)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 中的电流图像应是(b)图， 耳机接收到的信号应是解调后的信号．故选项 A、C、D 正 确． 【答案】 ACD
1 可知，可以通过减小电容器 LC
C 和减小线圈
的自感系数 L 的值来增大 f 的值，从而得到高频率的电磁波．
(2)采用开放电路：振荡电路的电场和磁场必须分散到尽 可能大的空间，才有可能有效地将电磁场的能量传播出去．因 此，可以改造 LC 振荡电路——由闭合电路改成开放电路．
①构造：如图 3－3－2 所示，将线圈的一端用导线与大 地相连，另一端与架在空中的天线相连．
无线电波的发射条件和发射过程
【问题导思】 1．若需要有效地向外发射无线电波，振荡电路必须具备 什么条件？ 2．什么是调制、调幅和调频？ 3．无线电波的发射过程是怎样的？
1．若要有效向外发射无线电波，振荡电路必须具有的两
个条件
(1)要有足够高的振荡频率：因为频率越高，发射电磁波
的本领越大．
由
f＝2π
图 3－3－2
②特点：由于电路中的 L 和 C 都足够小，因此频率很 大．由于电容器的极板间距很大，因此电场足够分散，能分 解到很大的空间中．
2．无线电波的调制与发射 (1)调制：在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而 改变的技术叫做调制．调制的方法分为调幅和调频．
(2)无线电波发射：电磁波的发射过程如图 3－3－3 所示． 图 3－3－3
【答案】 AC
1．(多选)关于无线电波的发射过程，下列说法正确的是
A．必须对信号进行调制
()
B．必须使信号产生电谐振
C．必须把传输信号加到高频电流上
D．必须使用开放电路
【解析】 电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信 号进行调制，用开放电路发射．为了有效地向外发射电磁波， 必须使电路开放，A、C、D 正确．而产生电谐振的过程是在 接收电路中，B 不正确．
(多选)要提高 LC 振荡电路辐射电磁波的本领，应采取 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．尽可能使电场和电磁场分布开 D．增加回路中的电容和电感
【解析】 根据 f＝ 1 可知，当极板间距增大时， 2π LC
C 变小，f 增大， A 正确；电场和磁场尽可能分布在较大空 间，才能更多的辐射能量，从而提高辐射电磁波的本领，C 正确．
3.3 无线电通信 3．4 电磁波家族
课标解读
重点难点
1.了解电磁波的发射、传播和
接收的基本原理．知道调
制、调谐、电谐振、解调(检 1.无线电波的发射与接
波)等概念的意义及区别． 收．(重点)
2.了解无线电波的三种主要传 2.红外线、紫外线、X射
播途径及其特点．
线、γ射线的特点及应
3.知道电磁波谱及其组成部分 用．(重点)
(3)检波 使声音或图像信号从调谐电路接收到的高频振荡电流中 “检”出来的过程，它是 调制 的逆过程，也叫做解调．
2．思考判断 (1)无线电波的接收需要经过调谐、高频放大、检波、音 频放大的过程．(√) (2)调谐就是使某一频率的电磁波与接收电路产生电 谐振．(√) (3)检 波就是从众多的 电磁波中得到我 们所需要的信 号．(×)
【解析】 当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的
频率，发生电谐振时才能收到电台信号．由题意知收不到信
号的原因是调谐电路固有频率低，由公式知
f＝2π
1 ，在 LC
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.
【答案】 CD
2．(多选)如图 3－3－5 为一个调谐接收电路，图 3－3 －5(a)、(b)、(c)为电路中的电流随时间变化的图像，则( )
地波 、 天波 和直线传播(空间波)．
2．思考判断 (1) 摄 像 管 输 出 的 电 信 号 可 以 直 接 通 过 天 线 向 外 发 射．(×) (2)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．(√) (3)电视台发射的是带有信号的高频电磁波．(√)
3．探究交流 电磁波的发射过程为什么要采用调制技术？ 【提示】 像声音这样的信号，一般频率相对较低，而 电台要向外发射电磁波，要有足够高的频率．实验证明，发 射能量与发射频率的 4 次方成正比，可见只有提高发射频率 才能提高发射能量，为此要把这些信号加载到高频信号上 去．就好像人的远行能力不足，要乘汽车、飞机一样．这个 加载的过程就是调制.
【答案】 ACD
无线电波的接收原理、调谐和解调
【问题导思】 1．电视机的天线为什么能接收无线电波？ 2．无线电波的接收电路由几部分组成？ 3．什么是调谐和解调？
1．无线电波的接收原理 (1)电磁波在空间传播时，如果遇到导体，就会使导体产 生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相 同．因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到 电磁波． (2)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．
综合解题方略——电磁波的应用
某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀速 飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为 5×10 －4 s，某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图 3－3－6 甲所 示，t＝173 s 后雷达向正上方发射和接收的波形如图乙所示， 雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为 10－4 s，电磁波的传 播速度为 c＝3×108 m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多 少？
1．由于声音、图像都是低频信号无法直接发射，必须加 在高频电磁波上，因此，高频电磁波称为载波．
2．调谐和电谐振不同，电谐振是一种现象，调谐是一个 物理过程．
(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．增大调谐电路中线圈的匝数 B．加大电源电压 C．减小调谐电路中线圈的匝数 D．将线圈中的铁芯取走
图 3－3－1
(2)振荡器的作用 振荡器的作用是产生等幅 高频信号 ．低频音频信号只 有加载到高频信号上去，形成随音频信号而改变的 高频信号、
才能通过发射天线发射出去．
(3)调制器的作用 ①调制器的作用就是把低频信号加载到 高频信号 上去． ②调制方式有 调幅 和 调频 ． 调幅是使高频振荡信号的 振幅 随低频信号变化. 调频就是使高频振荡信号的 频率 随低频信号变化. (4)无线电波通常有三种传播方式
2．思考判断 (1)紫 外线、可见光是 原子的外层电子 受激发后产生 的．(√) (2)伦琴射线和 γ 射线是原子的内层电子受激发后产生 的．(×) (3)红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐 射红外线．(×)
3．探究交流 为什么红外线适用于遥感和高空摄影？ 【提示】 因为红外线的波长较长，衍射现象明显，容 易穿透云雾和烟尘．
2．无线电波的接收电路 无线电波的接收电路如图 3－3－4 所示．
图 3－3－4
(1)调谐：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，这种现象叫做 电谐振．使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．
(2)解调：又称“反调制”，是从已调到波中重现调制信 号的过程．调幅波的解调也叫做检波．
的特点和作用，知道光是电 3.调谐、调制、解调、电谐
磁波．
振等概念的理解．(难点)
4.了解电磁波的利用及对其危
害的防护措施.
无线电波的发射 1.基本知识 (1)无线电广播 无线电广播传递的是 声音 信号，无线电广播是先将声 音信号转变成 电信号 ，再将此电信号加载到等幅的 高频 信 号上，并进行放大，再通过发射塔发射出去．如图 3－3－1.
3．探究交流 收音机能够进行选台的原理是什么？
【提示】 收音机的调谐电路通常是由线圈和可变电容 器组成，通过改变可变电容器的电容，改变接收电路的固有 频率，当接收电路的固有频率与电磁波的频率相同时，在调 谐电路中激起的感应电流最强，便接收到了该电台的信号.
电磁波谱
1.基本知识 (1)概念 按电磁波的 波长 或 频率 大小的顺序把它们排列起 来，就组成了电磁波谱． (2)电磁波谱的排列 按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、 可见光 、 紫外线波的接收原理 电磁波在传播过程中如果遇到接收天线——导体，会在 天线上产生微弱的 感应电流 ．这个感应电流的频率跟接 收的电磁波的频率 相同 ．
(2)电谐振现象与调谐 ①电谐振现象：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波 的频率相同时，接收电路中产生电流最强的现象．与机械振 动中的共振现象类似． ②调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率电磁 波，需要选择某一特定的频率接收的过程．