電磁振蕩和電磁波全章教案

1、 第十八章電磁場和電磁波18.1 電磁振蕩一、教學目標:1、知識目標認識LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的現(xiàn)象，了解LC回路工作電流、電量變化的規(guī)律。2、能力目標通過電磁振蕩的觀察和分析，培養(yǎng)學生的推理能力、觀察能力和超常思維能力，使學生逐步掌握研究物理問題的科學方法。3、情感目標通過本節(jié)課的學習，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)他們嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。二、教學重點LC回路工作過程及相關(guān)物理量變化的規(guī)律三、教學難點理解電磁振蕩一個周期內(nèi)電流的變化規(guī)律四、教學方法：探究法五、教 具LC振蕩電路示教板一套、示教電流計一只，大電容一只，示教示波器一只，實物投影儀一臺和多媒體課件等。六、教學過程（一）創(chuàng)設(shè)問題情境，引入新課題

2、（導(dǎo)入畫面）師：大家看到的畫面是和平號空間站發(fā)射場面。和平號上天后，人們是怎樣知道它到達預(yù)定的地點呢？生：無線電波。師：無線電廣播、電視、人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈、宇宙飛船等，傳遞信息和跟地面的聯(lián)系都要利用電磁波。現(xiàn)代社會的各個部門，幾乎都離不開“電磁波”，可以說“電”作為現(xiàn)代文明的標志，“電磁波”就是現(xiàn)代文明的神經(jīng)中樞，或者叫現(xiàn)代化的代名詞。那么，電磁波是什么？它是怎樣產(chǎn)生的？它有什么性質(zhì)？怎樣利用它傳遞信號？這一章就要討論這些問題，正象機械振動能夠產(chǎn)生機械波一樣，電磁振蕩能夠產(chǎn)生電磁波。今天我們就從電磁振蕩開始學習，讓我們先來觀察一個實驗。（二）進行新課1、實驗演示、電腦模擬，觀察分析實驗現(xiàn)象，認識

3、LC振蕩電路介紹實驗裝置： （用實物投影儀放大）LC回路電流表的作用電壓表的作用演示實驗： 邊觀察邊分析師：下面我們開始做實驗：LC回路振蕩過程中電流的變化，本實驗請大家主要觀察電壓表和電流表的指針變化特點。電流表、電壓表的指針變化有什么規(guī)律？（學生觀察實驗）師：為了讓大家能有較長時間觀察兩表指針的變化情況，我們通過電腦模擬兩表指針的變化，請大家再仔細觀察后回答問題。（學生通過大屏幕觀察實驗）通過學生的觀察歸納出三個現(xiàn)象：1、電流表、電壓表指針在零點左右來回擺動?，F(xiàn)象2：電流表、電壓表指針擺幅越來越小。介紹等幅振蕩，用電腦模擬等幅振蕩過程。師：大家觀察等幅振蕩時兩表的指針的變化還有什么規(guī)律？（

4、演示等幅振蕩實驗后電腦展示LC回路中的電流和電量的變化，正常速度。電腦模擬電磁振蕩，同時點動慢動演示）師生共同總結(jié)：從觀察到的現(xiàn)象表明：當電容器充電后能夠產(chǎn)生周期性變化的電流。2、電腦模擬微觀規(guī)律，學生自主探究物理現(xiàn)象本質(zhì)放電過程：（師生共同討論）（進入模擬實驗線圈中的電流、電容器上的帶電量的變化）師：當電源E對電容C充電完畢，電容器上、下極板帶電量如何？ （學生觀察思考、分析）（電腦動畫模擬點動和靜態(tài)分析展示）師：為了研究方便我們可以規(guī)定：電量減少的過程叫做放電過程，把電量增大的過程叫做充電過程。下面我們先來一起討論放電過程。師生共同探討：放電過程中的電量、電流的變化特點。從電能的角度分析原

5、因。（電腦模擬能量轉(zhuǎn)化過程）充電過程：師：放電過程完畢，電容器兩極板上所帶的電量為0，LC回路中的電流會不會即刻突變?yōu)?？此時電感L的電路作用怎樣？師生共同探討：放電過程中的電量、電流的變化特點。（3）電磁振蕩的產(chǎn)生過程(可結(jié)合投影幻燈，啟發(fā)思考進行分析講解)給電容充電，如圖所示，電容器中儲存一定的電場能(E電)電容C放電，如圖所示，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能C上帶電量，電場能(電壓)逐漸減小(降低)，電路中的電流、磁場能則逐漸增大，請同學們想一下這樣轉(zhuǎn)化的條件是什么？為什么是“逐漸”的？隨后指出這是由于電容器的放電作用(兩極板上正、負電荷的吸引作用)和電感L中電流變化時產(chǎn)生的自感電動勢的“阻礙”作用

6、所至，當C放電完了時，如圖所示(電場能為0，E0，U0)，磁場能達到最大(與之對應(yīng)的振蕩電流也達到最大Im)反向充電過程，如圖所示，是磁場能轉(zhuǎn)化為電場能的過程，C放電完了時，由于L的自感作用，電路中移動的電荷不能立即停止運動，仍保持原方向流動，C反向充電，同理則有i減小，E磁減小，而E電增大(Qc，Uc也隨之增大)，直到E磁(i)減為零，E電(Qc，Uc)增為最大，如圖5所示。電容C再次反向放電過程如圖7所示，同理可知E電(Qc，Uc)減小，直到為零，E磁（i）增大，直到最大(Im)如圖8所示，如此下去，回路中就產(chǎn)生了振蕩電流。電腦播放振蕩電流變化的全過程電腦展示完整的振蕩過程學生每人一張表格

7、，填寫好用投影儀展示歸納總結(jié)指出像上述情況，電路中的電場能和磁場能（與之對應(yīng)的電荷Q和電流I)做周期性交替變化的現(xiàn)象叫做電磁振蕩現(xiàn)象。（4）阻尼振蕩和無阻尼振蕩振蕩電路中，若沒有能量損耗，則振蕩電流的振幅(Im)將不變，如圖9所示，叫做無阻尼振蕩(或等幅振蕩)阻尼振蕩，任何振蕩電路中，總存在能量損耗，使振蕩電流i的振幅逐漸減小，如圖10所示，這叫做阻尼振蕩(或叫減幅振蕩)，請同學們想一下，電路損耗的能量哪里去了？如果用振蕩器周期性地給振蕩電路補充能量，就可以保持等幅振蕩，這類似于受迫振動。（三）鞏固練習240頁練習一（1）、（2）兩題（四）課堂總結(jié)師：通過分析電流、電量、電場能和磁場能都隨時間

8、作周期性變化，在振蕩的全過程中存在幾個過程？各種不同過程中的電流、電量、電場能和磁場能有什么變化規(guī)律？先由學生討論歸納，再由老師小結(jié)電腦展示電腦展示電流、電量圖象。討論結(jié)論3時，給出電流時間圖象，通過分析要求學生畫出電量時間圖象，（五）布置作業(yè)：1閱讀課本2預(yù)習第二節(jié)附：教學過程流程圖18.2 電磁振蕩的周期和頻率一、教學目標（一）知識目標1理解LC振蕩電路的固有周期（頻率）的決定因素2會用公式或定性分析有關(guān)問題，并能正確應(yīng)用公式進行相關(guān)的計算（二）能力目標通過演示實驗，親自動手實驗，培養(yǎng)觀察、思考、動手操作的實驗?zāi)芰?。（三）情感目標學會應(yīng)用實驗來研究問題的方法，培養(yǎng)探索精神。通過對收音機原理

9、了解，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的學習習慣。二、重點、難點分析1重點LC振蕩電路的周期公式，頻率公式是教材中的重點內(nèi)容。通過實驗現(xiàn)象觀察，定性地得出電感L大（?。?、電容C大（?。?、周期長（短）的結(jié)論。2難點為什么電容越大，電感越大，周期就越大？通過對電容充放電作用，線圈的自感作用對公式進行定性分析，以利于加深對公式的理解。三、教具1LC振蕩回路示教板，準備兩個以上電感不同的線圈（可拆變壓器的220V線圈），電容器2大屏幕示波器（觀察振蕩電流周期變化情況）等3每兩個學生一只中波小收音機四、教學方法實驗演示五、學生活動設(shè)計1通過觀察演示實驗，總結(jié)出振蕩電流周期與電感L、電容C值大小定性關(guān)系。2通過對小收

10、音機的觀察，分析收音機諧振電路的周期是如何調(diào)節(jié)的。3通過練習訓練，鞏固周期頻率公式。六、教學過程（一）引入新課通過上節(jié)課的學習，我們知道電磁振蕩具有周期性，振蕩電流的周期是由什么因素決定的呢？電感L、電容C的大小對振蕩的快慢有怎樣的影響？其它因素（q、i、U大小）與周期有沒有關(guān)系？下面來研究這個問題。（二）進行新課1電磁振蕩的周期和頻率（1）周期：電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時間。（2）頻率：一秒鐘內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)（3）固有周期和固有頻率：振蕩電路里沒有能量損失、發(fā)生無阻尼振蕩時的周期和頻率。設(shè)問：電磁振蕩的周期和頻率與什么因素有關(guān)系？與LC回路中的電感L、電容C有何關(guān)系（定性）？演

11、示實驗簡介圖1所示電路，多抽頭帶鐵芯的線圈，L值較大（可用220V或二個110V可拆變壓器線圈串聯(lián)而成）2-3個電解電容器（100F、500F、1000F）演示電流表（指針在表盤中央），二個電源（6V，45V）等操作和觀察 觀察什么？（電流表指針擺動的快慢）選用不同的L或C值，發(fā)生電磁振蕩時，電流表指針擺動的快慢程度（周期和頻率）與L、C值的初步關(guān)系是什么？啟發(fā)同學根據(jù)實驗現(xiàn)象，推理、分析得到電容C不變時，電感L越大，振蕩周期T就越長，頻率越低。當電感L不變時，電容C越大，振蕩周期就越長，頻率越低。換用不同電壓的電源，當L、C值不變時，表針擺動的快慢程度相同（僅擺動次數(shù)不同）在同學回答的基礎(chǔ)上

12、小結(jié)指出LC振蕩電路的固有周期（T）和固有頻率（f），決定于電路中線圈的電感L和電容器的電容C提出問題：上述現(xiàn)象如何解釋？歸納指出：電容越大，容納電荷就越多，充放電需要的時間就越長，因而周期就長，頻率就低。線圈的電感L越大，阻礙電流變化的延時作用就越強，使放電、充電的時間就越長，因而周期就越長，頻率就越低，總而言之，LC電路的周期和頻率由電路本身的性質(zhì)（L、C的值）決定，與電容器的帶電量的多少，電流大小無關(guān)。2固有周期和固有頻率公式大量精確的實驗和電磁學理論證明，電磁振蕩的周期T、頻率f跟電感L、電容C的關(guān)系是： 式中T、f、L、C的單位分別是秒、赫、亨和法（單位符號是s、Hz、H、F）公式表

13、明，適當?shù)剡x擇電容C和電感L，就可以使電路的固有周期和頻率符合我們的各種需要，通常應(yīng)用中是可變電容器和電感線圈組成LC電路，要得到不同周期和頻率的振蕩電流，可通過改變電容器的電容C來實現(xiàn)，如圖2所示；亦可通過改變電感L來實現(xiàn)，如圖3所示。收音機中調(diào)節(jié)諧振電路的周期，就是通過調(diào)節(jié)可變電容來實現(xiàn)的。讓學生打開收音機，觀察并找到調(diào)諧電容。調(diào)節(jié)調(diào)揩旋鈕時，觀察動片的變化。要求學生分析（1）旋入動片，旋出動片時正對面積如何變化？電容C大小如何改變？（2）C變化對周期、頻率大小變化有何關(guān)系（三）鞏固練習（含機動內(nèi)容）【例1】 如圖4所示的LC振蕩電路中，可變電容器C的取值范圍為10pF360pF，線圈的電

14、感L0.10H，求此電路能獲得的振蕩電流的最高頻率多大？最低頻率又為多少？解析：由振蕩電路的頻率公式當電容最小等于10Pf時，振蕩電流的頻率最高，Hz當電容最大等于360Pf時，振蕩電流的頻率最低，Hz【例2】 有一LC振蕩電路，當電容調(diào)節(jié)為C1200pF時，能產(chǎn)生頻率為f1=500kHz的振蕩電流，要獲得頻率為f21.0×103kHz的振蕩電流，則可變?nèi)萜鲬?yīng)調(diào)為多大？（設(shè)電感L保持不變）解析：根據(jù)公式由于電感L保持不變所以所以F=50pF【例3】 在圖5（甲）中，LC振蕩電路中規(guī)定圖示電流方向為電流i的正方向，則振蕩電流隨時間變化的圖象如圖5（乙）所示圖5那么，電路中各物理量在一個

15、周期內(nèi)的情況是_時刻，電容器上帶電量為零_時刻，線圈中的磁場最強_時刻，電容器兩板間的電場強度值最大_時刻，電路中電流達到反向最大值_時間內(nèi)是對電容器的充電過程解析 分析這類問題的關(guān)鍵是要搞清電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化的過程，以及它所對應(yīng)的物理狀態(tài)和物理量間的關(guān)系，由題圖可知電容器C正在放電，當t0時，C帶電量最多，兩板間電壓最大，電場能也最大，而此時磁場能最小（為零），對應(yīng)的電流i最小（為零），隨著C放電的持續(xù)，帶電量、電壓、電場能將逐漸減小，而磁場能、電流i將逐漸變大，磁場能、電流達到最大之后由于電感L和電容C的作用，將對電容反向充電，直至最大，依此類推，故可得知，A、C時刻電流最大，磁場最強

16、，電場為零，C帶電量為零，當電流為零時（對應(yīng)圖中的O、B、D）電容器上帶電量最多，相應(yīng)的電場強度值為最大，同理可知C時刻電流達到最大，電容經(jīng)過T/4放電完畢后，緊接著又對電容反向充電，又經(jīng)T/4，充電到最大值，即帶電量、電壓、電場能達最大，磁場能、電流變?yōu)榱?，這個過程對應(yīng)著圖中的AB，類似的道理可知CD也是對電容的充電過程。（四）總結(jié)、擴展1LC振蕩電路的周期公式，頻率公式要理解其物理含義，它只由電路本身的特性（L、C值）決定，所以叫做固有周期和固有頻率，應(yīng)用中，通過改變LC回路中的電感L或電容C，周期和頻率也隨之改變，滿足各種需要。2應(yīng)用周期公式、頻率公式進行計算時，要特別注意各個物理量的單

17、位，常用電容器的單位有微法（F）和皮法（pF），代入公式時一定要換為法（F），電感L的單位有時是毫亨或微亨（mH或H），代入公式時要換為亨（H），這樣得到的周期和頻率的單位才是正確的（秒和赫）七、布置作業(yè)課本練習一（3）、（4）題八、板書設(shè)計第二節(jié) 電磁振蕩的周期和頻率1定義 周期：電磁振蕩完成一次周期性變化的時間 頻率：一秒鐘內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)2公式： 決定因素 由電容C和電感L決定與電容器帶電多少無關(guān)18.3 電磁場一、教學目標（一）知識目標1知道麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱：變化的磁場產(chǎn)生電場、變化的電場產(chǎn)生磁場2理解電磁場的概念（二）能力目標1由具體到抽象的推理方法2想象能力的培養(yǎng)

18、3類比方法的利用（三）情感目標1通過介紹電磁場理論建立的簡史，培養(yǎng)學生立志成才，為科學而獻身的精神。2變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場，從這里滲透事物之間是相互聯(lián)系的，可以相互轉(zhuǎn)化的。二、重點、難點分析1電磁場理論是本課的重點，從內(nèi)容上非常抽象，只要求學生定性了解。2變化的磁場產(chǎn)生電場的理解采用逐步抽象的方法來幫助學生理解麥克斯韋的想法。3“變化的電場產(chǎn)生磁場”的理解，可以用哲學中事物之間是相互聯(lián)系的，可以互相轉(zhuǎn)化的理解。三、課時安排1 課時四、教具220V交流電源、變壓器、小燈泡五、學生活動設(shè)計通過觀察實驗，發(fā)揮想象能力，畫出變化磁場產(chǎn)生的電場的電場線。六、教學過程（一）引入新課人類認

19、識客觀世界，發(fā)現(xiàn)新的事物，常有兩種方式，一種是從生產(chǎn)實踐，科學實驗中觀察分析后發(fā)現(xiàn)新的事物，另一種是從科學理論出發(fā)，預(yù)言新的事物存在，電磁波的發(fā)現(xiàn)，屬于后一種。麥克斯韋從電磁場理論出發(fā)，運用了較為深奧的數(shù)學工具，得到了描述電磁場特性的規(guī)律，并預(yù)言了電磁波的存在。10年后，他的學生赫茲用實驗方法證實了麥克斯韋的偉大預(yù)言，發(fā)射并接收了電磁波，從而開創(chuàng)了無線電技術(shù)的新時代。我們現(xiàn)在粗略地介紹一下麥克斯韋的這個理論。（二）進行新課1變化的磁場產(chǎn)生電場演示實驗裝置如圖所示，當穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，引起感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光。（1）線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢說明了什么？麥克斯韋認

20、為變化的磁場在線圈中產(chǎn)生電場，正是這種電場（渦旋電場）在線圈中驅(qū)使自由電子做定向的移動，引起了感應(yīng)電流。（2）如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈，線圈中還會有電流、電場嗎？引導(dǎo)學生思考后回答，有電場、無電流。（3）想象線圈不存在時線圈所在處的空間還有電場嗎？（有）（4）總結(jié)說明，麥克斯韋認為線圈只不過用來顯示電場的存在，線圈不存在時，變化的磁場同樣在周圍空間產(chǎn)生電場，即這是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路是否存在無關(guān)。2變化的電場產(chǎn)生磁場我們知道，電流周圍存在著磁場，麥克斯韋研究了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似和聯(lián)系。經(jīng)過反復(fù)思考提出一個假設(shè)，變化的電場產(chǎn)生磁場。這一點，我們從哲學上知道，事物之間是相互聯(lián)系的，

21、可以相互轉(zhuǎn)化。比如根據(jù)麥克斯韋的理論，在給電容器充電的時候，不僅導(dǎo)體中電流要產(chǎn)生磁場，而且在電容器兩極板間周期性變化著的電場周圍也要產(chǎn)生磁場。3電磁場麥克斯韋根據(jù)自己的理論進一步預(yù)言，如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場，那么，這個變化的電場就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場?？梢姡兓碾妶龊妥兓拇艌鍪窍嗷ヂ?lián)系的，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場。電場和磁場只是這個統(tǒng)一的電磁場的兩種具體表現(xiàn)。這種變化的電場和變化的磁場總是交替產(chǎn)生，并且由發(fā)生的區(qū)域向周圍空間傳播。電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播就是電磁波。我們在下節(jié)課將學習有關(guān)電磁波

22、的知識。（三）總結(jié)、擴展學習麥克斯韋的電磁場理論注意下面幾點：1變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。2均勻變化的磁場，產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，均勻變化的電場，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場。這里的“均勻變化”指在相等時間內(nèi)磁感應(yīng)強度（或電場強度）的變化量相等，或者說磁感應(yīng)強度（或電場強度）對時間變化率一定。3不均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場4振蕩的（即周期性變化的）磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場。5變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場，向周圍空間傳播這就是電磁波。七、布置作業(yè)閱讀本節(jié)課文并預(yù)

23、習下一節(jié)：電磁波18.4 電磁波一、教學目標1了解電磁波的產(chǎn)生和發(fā)射2知道電磁波是橫波3知道電磁波在真空中的傳播速度4知道公式v=·f 也適用于電磁波。二、教學重點：有關(guān)電磁波的簡單計算三、教學難點：電磁波的產(chǎn)生四、教學用具：投影儀、投影片五、教學方法：啟發(fā)式綜合教學法六、教學過程：（一）引入新課 上節(jié)課我們學習了有關(guān)電磁場的知識，知道了麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱，即變化的磁場能產(chǎn)生電場，變化的電場能產(chǎn)生磁場。變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系的，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場。電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播就是電磁波。這節(jié)課我們就學習有關(guān)電磁波的知識。（二）進行新課1電磁波的

24、產(chǎn)生（1）普通LC振蕩電路不能有效地發(fā)射電磁波在普通LC振蕩電路中，電場主要集中在電容器的極板之間，磁場主要集中在線圈內(nèi)部。在電磁振蕩過程中，電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化主要是在電路內(nèi)部完成的，輻射出去的能量很少。不能有效地發(fā)射電磁波2發(fā)射電磁波的條件要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路要滿足如下條件：（1）要有足夠高的振蕩頻率。（2）振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，才能有效地把電磁場的能量傳播出去。引導(dǎo)學生討論：如何改造普通的LC振蕩電路，才能使它能夠有效地發(fā)射電磁波？師生一起討論后，引出開放電路的概念。將閉合電路變成開放電路就可以有效地把電磁波發(fā)射出去。3電磁波的特點師生一起討論、歸

25、納電磁波的特點：（1）電磁波是橫波。電磁波中的電場和磁場相互垂直，電磁波的傳播方向與二者的方向也垂直。【課件演示】（2）電磁波在空間以一定的速度傳播，（3）電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度，即c=3.0×108m/s（4）電磁波的傳播過程就是電磁能的傳播過程。（5）電磁波是物質(zhì)波，真空中也能傳播，能獨立存在（與機械波不同）（6）具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性【例題】一臺收音機的接收頻率范圍從f1=2.2MHz到f2=22MHz；設(shè)這臺收音機能接收的相應(yīng)波長范圍從1到2，那么波長之比為1:2=_：_（三）鞏固練習課后練習二（1）（2）（3）（四）布置作業(yè)課后練

26、習二（2）（3）做在作業(yè)本上 18.5 無線電波的發(fā)射和接收一、教學目的1無線電波的波長范圍2了解無線電波的發(fā)射與接收；3激發(fā)學生學習物理的興趣。二、教學重點調(diào)制和解調(diào)三、教學難點調(diào)制和解調(diào)四、教學方法實驗演示、啟發(fā)式教學五、教學用具信號源，示波器，收音機，錄音機，調(diào)頻發(fā)射機，計算機多媒體，實物投影儀等。六、教學過程：（復(fù)習引入）問題：1古代人們有那些傳遞信息的方式？（烽火臺，鴿子，驛站，郵差等）2請問現(xiàn)在我們有那些傳遞信息的方式？（廣播，電視，電話，手機，互聯(lián)網(wǎng)等）（過度）：現(xiàn)在的傳遞方式有線和無線之分，無線主要依靠電磁波，上節(jié)課我們學習了什么是電磁波（引導(dǎo)同學簡單回憶復(fù)習上節(jié)內(nèi)容）在信息技

27、術(shù)高速發(fā)展的今天，電磁波對我們來說越來越重要，無論是廣播、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(lián)系，都離不開電磁波在無線電技術(shù)中使用的電磁波叫做無線電波，那么無線電波是怎樣發(fā)射和接收的呢？(板書) §18.5 無線電波的發(fā)射和接收一、無線電波無線電技術(shù)中使用的電磁波叫無線電波，無線電報的波長從幾毫米到幾十千米。通常根據(jù)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(jié)合教材上的表格，提示學生比較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可以適當補充一些實例）（多媒體顯示下表）波段波長頻率傳播方式主要用途長波30000

28、m3000m10KhZ100kHZ地波超遠程無線電通信和導(dǎo)航中波300m200m100kHZ1500kHZ地波和天波調(diào)幅無線電廣播 電報 通信中短波200m50m1500kHZ6000kHZ短波50m10m6MHZ30MHZ天波微波米波（VHF）10m1m30MHZ300MHZ近似直線傳播調(diào)頻無線電廣播 電視 導(dǎo)航分米波（UHF）1m0.1m300MHZ3000MHZ直線傳播電視雷達導(dǎo)航厘米波10cm1cm3000MHZ30000MHZ毫米波10mm1mm30000MHZ300000MHZ二、無線電波的發(fā)射 1要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有兩個特點：（1）要有足夠高的振蕩頻率，理論研

29、究表明，振動電路向外輻射能量的本領(lǐng)，即單位時間內(nèi)輻射出去的能量，與頻率的四次方成正比，頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)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，才能有效地把電磁場的能量傳播出去。2開放電路：（多媒體演示）L1L23無線電波是由開放電路發(fā)射出去的。在實際應(yīng)用中常把開放電路的下端跟地連接。跟地連接的導(dǎo)線叫做地線。線圈上部接到比較高的導(dǎo)線上，這條導(dǎo)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(fā)射出去的。電視發(fā)射塔要建得很高，是為了使電磁波發(fā)射得較遠。實際發(fā)射無線電波的裝置中還需在開放電路旁加一個振蕩器電路與之耦合，如圖所示：（多媒體演示）振蕩器

30、電路產(chǎn)生的高頻率振蕩電流通過L2與L1的互感作用，使L1也產(chǎn)生同頻率的振蕩電流，振蕩電流在開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射4、調(diào)制：調(diào)幅與調(diào)頻發(fā)射電磁波是為了利用它傳遞某種信號。例如無線電報傳遞的是電碼符號，無線電廣播傳遞的是聲音，電視廣播傳遞的不僅有聲音，還有圖像。這就要求發(fā)射的電磁波隨信號而改變。在電磁波發(fā)射技術(shù)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(chǎn)生的電磁波就載著要傳送的信號一起發(fā)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叫做調(diào)制。進行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器耍傳遞的電信號叫做調(diào)制信號使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號而改

31、變叫做調(diào)幅（畫圖），調(diào)幅廣播(AM)一般使用中波和短波波段。使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號而改變叫做調(diào)頻（畫圖），調(diào)頻廣播(FM)和電視廣播都采用調(diào)頻的方法來調(diào)制，通常使用微波中的甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)波段。右圖是調(diào)幅裝置的示意圖接在振蕩器和線圈之間的話筒就是一個最簡單的調(diào)制器，由聲源發(fā)出的聲音振動使話筒里的碳粒發(fā)生時松時緊的變化，它的電阻也發(fā)生時大時小的變化。所以，雖然振蕩器產(chǎn)生的是高頻等幅振蕩電流，但是線圈通過的卻是隨聲音而改變的高頻調(diào)幅電流由于線圈的互感作用，從開放電路中發(fā)射的也是這種高頻調(diào)幅電流。這種電磁波叫調(diào)幅波。（多媒體演示）（用示波器觀察調(diào)幅波形）三、無線電波的接收

32、處在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)作中感應(yīng)電流的頻率與激起它的電磁波頻率相同，因此，利用放在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，就可以接收到電磁波。1、在無線電技術(shù)中，用天線和地線組成的接收電路來接收電磁波。2、電諧振世界上有許許多多的無線電臺、電視臺以及各種無線電通訊設(shè)備，它們不斷地向空中發(fā)射不同頻率的電磁波，這些電磁波強弱不等地彌漫在我們周圍。如果不加選擇地把它們都接收下來，那必然是信號一片混亂，分辨不清，達不到我們傳遞信息的目的。所以，接收電磁波時，首先要從諸多的電磁波中把我們需要的選出來，通常叫做選臺。這就要設(shè)法使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應(yīng)電流最強。在無線電技術(shù)里，是利用電

33、諧振來達到這個目的的。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(chǎn)生的振蕩電流最強。這種現(xiàn)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） 3、調(diào)諧接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。圖是收音機的調(diào)諧電路。調(diào)節(jié)可變電容器的電容來改變調(diào)諧電路的頻率，使它跟要接收的電臺發(fā)出的電磁波的頻率相同，這個頻率的電磁波在調(diào)諧電路里激起較強的感應(yīng)電流，這樣就選出了這個電臺。（演示調(diào)諧過程） 4、檢波收音機接收的經(jīng)過調(diào)制的高額振蕩電流（對應(yīng)圖講解），這種電流通過收音機的耳機或揚聲器，并不能使它們振動而發(fā)聲，為什么呢，假定某一個半周期電流的作用是使振

34、動片向某個方向運動，下一個半周期電流就以幾乎同樣大的作用使振動片向反方向運動高頻電流的周期非常短，半周期更短，而振動片的慣性相當大，所以在振動片還沒有來得及在電流的作用下向某個方向運動的時候，就立刻有一個幾乎同樣大的作用要使它向反方向運動，結(jié)果振動片實際上不發(fā)生振動要聽到聲音，必須從高頻振蕩電流中“檢”出聲音信號，使揚聲器(或耳機)中的動片隨聲音信號振動。從接收到的高頻振蕩電流中“檢”出所攜帶的調(diào)制信號過程，叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過程，因此也叫解調(diào)。由于調(diào)制的方法不同，檢波的方法也不同。檢波之后的信號再經(jīng)過放大、重現(xiàn)，我們就可以聽到或看到了。 下面介紹收音機中對調(diào)幅波的檢波。右圖是晶體二極管

35、的檢波電路，是利用晶體二極管的單向?qū)щ娦詠磉M行檢波的。調(diào)諧電路中產(chǎn)生的是經(jīng)過調(diào)幅的高頻振蕩電流，L1和L2繞在同一磁棒上，由于互感作用，在L2上產(chǎn)生的是高頻交變電壓由于二極管的單向?qū)щ娦?，通過它的是單向脈動電流，這個單向脈動電流既有高頻成分，又有低頻的聲音信號，高頻成分基本從電容器C（復(fù)習旁路電容器）通過，剩下的音頻電流通過耳機發(fā)聲。（用示波器觀察檢波過程）實際上就是一個晶體二極管收音機的電路圖這種收音機聲音很小，只能用開機收聽本地電臺為了提高收音機的接收性能，需要用放大器把微弱的信號放大圖示是加有放大器的收音機方框圖由天線和調(diào)諧電路接收到的高頻調(diào)幅電流，先通過放大器進行高頻放大，然后進行檢波和低頻放大，放大后的音頻電流輸送到喇叭，使它們發(fā)出聲音。下面我們通過調(diào)幅和調(diào)