高二物理人教版選修34 14.3電磁波的發(fā)射和接收

1、4/44/44/4電磁波的發(fā)射和接收重/難點(diǎn)重點(diǎn)：1電磁波有效發(fā)射的條件 ,調(diào)制的含義及調(diào)制方式。2無線電波接收原理。難點(diǎn)：1無線電波調(diào)制的含義及調(diào)幅和調(diào)頻的區(qū)別。2“電諧振概念。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：在實(shí)際應(yīng)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(fā)射出去的。把要傳遞的信號(hào)“加到高頻等幅振蕩電流上 ,使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫做調(diào)制。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。難點(diǎn)分析：使高頻振蕩電流的振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變 ,這種調(diào)制叫做調(diào)幅。使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號(hào)的強(qiáng)弱而改變 ,這種調(diào)制叫做調(diào)頻。當(dāng)接收電路的固有頻率跟收到的電磁波頻率相同時(shí) ,接

2、收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng) ,這種現(xiàn)象叫做電諧振。突破策略一、無線電波的發(fā)射師：要有效地向外發(fā)射電磁波 ,振蕩電路必須具有哪些特點(diǎn)呢？學(xué)生閱讀教材 ,然后答復(fù)。生：1要有足夠高的振蕩頻率。因?yàn)轭l率越高 ,發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。2振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)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(xué)們仔細(xì)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(shù)變少 ,其自感系數(shù)變小 ,便于發(fā)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(duì)面積減少 ,線圈匝數(shù)進(jìn)一步減少 ,便于發(fā)射較高頻率的電磁波 ,圖4中電容器極板間的距離進(jìn)一步增大 ,正對(duì)面積減少至為零 ,線圈匝數(shù)為零 ,以便能夠發(fā)射更高頻率的電磁波。師：那么 ,實(shí)際中的開放電路是如何發(fā)射電磁波的呢？在實(shí)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。線圈上部接到比擬高的導(dǎo)線上 ,這條導(dǎo)線叫做天線。天線和地線形成了一個(gè)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(yuǎn)。調(diào)制：調(diào)幅與調(diào)頻以教師講解為主師：發(fā)射電磁波是為了利用它傳遞某種信號(hào)。要想電磁波傳得遠(yuǎn) ,就必須

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

5、合課本相應(yīng)圖講解。另一種調(diào)制的方法是使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號(hào)的強(qiáng)弱而改變 ,這種調(diào)制叫做調(diào)頻結(jié)合課本相應(yīng)圖講解。電波的發(fā)射：結(jié)合圖6闡述低頻信號(hào)的調(diào)制和發(fā)射過程。低頻信號(hào)電流疊加在高頻振蕩電流上 ,這就是調(diào)制 ,調(diào)制后的振蕩電流通過互感作用經(jīng)開放電路向外發(fā)射出電磁波。二、電磁波的接收師：發(fā)射的無線電波如何被接收到呢？學(xué)生先閱讀課文 ,教師引導(dǎo)學(xué)生答復(fù)生：電磁波在空間傳播時(shí) ,如果遇到導(dǎo)體 ,會(huì)使導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流 ,感應(yīng)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(dǎo)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(yīng)電流最強(qiáng)呢？生：當(dāng)接收電路

6、的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí) ,接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)。在無線電技術(shù)里 ,是利用電諧振來到達(dá)這個(gè)目的的。當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí) ,接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)。這種現(xiàn)象叫做電諧振 ,相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)中的共振。用示波器觀察電諧振波形。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。如圖7 ,調(diào)節(jié)可變電容器的電容可以改變調(diào)諧電路的頻率 ,使它跟要接收的電臺(tái)發(fā)出的電磁波的頻率相同 ,這個(gè)頻率的電磁波在調(diào)諧電路里激起較強(qiáng)的感應(yīng)電流 ,這樣就選出了這個(gè)電臺(tái)。圖8中收音機(jī)內(nèi)的接收電路就是調(diào)諧電路。解調(diào)以教師講解為主由調(diào)諧電路接收到的感應(yīng)電流 ,是

7、經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩電流 ,還不是我們需要的聲音或圖像信號(hào)。因此還要使聲音或圖像信號(hào)從高頻振蕩電流中復(fù)原出來。從接收到的高頻振蕩電流中“檢出所攜帶的調(diào)制信號(hào)過程 ,叫做解調(diào)。解調(diào)是調(diào)制的逆過程 ,調(diào)制的方法不同 ,解調(diào)的方法也不同。如圖9是調(diào)幅波的解調(diào) ,也叫檢波。解調(diào)類似于把綁在信鴿的信取下來。解調(diào)之后的信號(hào)再經(jīng)過放大、重現(xiàn) ,我們就可以聽到或看到了。三、無線電波知識(shí)學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主在信息技術(shù)高速開展的今天 ,電磁波對(duì)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(dòng)控制和通信聯(lián)系 ,都離不開電磁波。無線電報(bào)的波長(zhǎng)從幾毫米到幾十千米。通常根據(jù)波長(zhǎng)或頻率把無線電波分成長(zhǎng)波、中波、中短波、短波和微波等幾個(gè)波段。教師可以結(jié)合教材上相應(yīng)表格中數(shù)據(jù) ,讓學(xué)生比擬各個(gè)波段的波長(zhǎng)范圍和頻率范圍 ,簡(jiǎn)述各波段無線電波的傳播方式以及主要用途。還可以適當(dāng)補(bǔ)充一些其它知識(shí) ,如：調(diào)幅播送AM一般使用中波和短波波段。調(diào)頻播送FM和電視播送都采用調(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。例1一臺(tái)收音機(jī)的接收頻率范圍從；設(shè)這臺(tái)收音機(jī)能接收的相應(yīng)波長(zhǎng)范圍從 ,調(diào)諧電路中電容器的相應(yīng)電容量變化范圍從到 ,求。引導(dǎo)學(xué)生解答：由得 ,所以例2請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)方框圖說明調(diào)制、調(diào)諧、解調(diào)之間的關(guān)系。突破反思本節(jié)以有效發(fā)射電磁波的兩個(gè)條件為線索 ,學(xué)習(xí)了開放電路以及調(diào)制