3．無線電波的發(fā)射和接收第四章

電磁振蕩與電磁波整體感知·自我新知初探[學習任務]

任務1．知道有效地發(fā)射電磁波的兩個特點。任務2．了解調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、解調(diào)、電諧振在電磁波發(fā)射、接收過程中的作用。任務3．通過對電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射、接收過程及基本電路的簡單分析，領會無線電波在實際生活生產(chǎn)中的應用流程。[問題初探]

問題1．有效地發(fā)射電磁波時，振蕩電路的兩個特點是什么？問題2．調(diào)幅、調(diào)頻的含義是什么？問題3．電諧振的含義是什么？[自我感知]經(jīng)過你認真的預習，結(jié)合你對本節(jié)課的理解和認識，請畫出本節(jié)課的知識邏輯體系。探究重構(gòu)·關鍵能力達成[鏈接教材]在普通的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。在電磁振蕩的過程中，電場能和磁場能主要是在電路內(nèi)互相轉(zhuǎn)化，輻射出去的能量很少，怎樣才能有效地發(fā)射電磁波呢？知識點一無線電波的發(fā)射提示：(1)要有足夠高的振蕩頻率。頻率越高，發(fā)射電磁波的本領越大。(2)振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，因此采用開放電路。1．有效地發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有兩個特點(1)要有______的振蕩頻率。頻率越__，發(fā)射電磁波的本領越大。(2)振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能__的空間，這樣才能有效地把能量輻射出去。2．開放電路(1)增大電容器極板間的____，減小極板間的________，從而使電場和磁場擴展到電容器的外部。這樣的振蕩電路叫作開放電路。(2)實際應用中的開放電路，線圈的一端用導線與____相連；線圈的另一端與高高地架在空中的____相連。足夠高高大距離正對面積大地天線3．電磁波傳遞信號(1)載波：用來攜帶信號的高頻電磁波。(2)調(diào)制：在電磁波發(fā)射技術中，使載波隨各種____而改變的技術。調(diào)制的兩種方法：①調(diào)幅：使高頻電磁波的____隨信號的強弱而變，這種調(diào)制叫作調(diào)幅(AM)。②調(diào)頻：使高頻電磁波的____隨信號的強弱而變，這種調(diào)制叫作調(diào)頻(FM)。信號振幅頻率1895年，一位年輕的意大利人馬可尼(公元1874～1937年)發(fā)明了無線電通信技術。從此，攜帶了人類信息的電磁波開始在空間自由旅行，人們不必依賴電線，就可以在遙遠的地方互通信息。問題1．電視臺發(fā)射電視信號為什么要建高聳入云的發(fā)射塔呢？提示：電視信號要有效地發(fā)射出去，必須采用高頻開放電路，電視信號所用電磁波的波長比較短，以直線傳播為主，遇到障礙物會被阻擋，所以發(fā)射天線要架得高一些。問題2．為什么發(fā)射電磁波必須調(diào)制？提示：因為傳遞的聲音、圖像等信號頻率低，不易直接發(fā)射出去。1．調(diào)幅和調(diào)頻是調(diào)制的兩種不同方式(1)使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變的調(diào)制方式叫調(diào)幅，一般電臺的中波、中短波、短波廣播以及電視中的圖像信號采用調(diào)幅波。(2)使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變的調(diào)制方式叫調(diào)頻，電臺的立體聲廣播和電視中的伴音信號，采用調(diào)頻波。2．電磁波的發(fā)射示意圖【典例1】

(電磁波的發(fā)射)(多選)為了增大無線電臺向空間發(fā)射無線電波的能力，對LC振蕩電路的結(jié)構(gòu)可采用下列措施中的(

)A．減小電容器極板的正對面積B．增大電容器極板的間距C．增大自感線圈的匝數(shù)D．向外抽出鐵芯√√√

規(guī)律方法

(1)無線電波的發(fā)射：由振蕩器(常用LC振蕩電路)產(chǎn)生高頻振蕩電流，用調(diào)制器將需要傳送的電信號調(diào)制到振蕩電流上，再耦合到一個開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射出去。(2)一般電臺的中波、中短波、短波廣播以及電視中的圖像信號，都采用調(diào)幅波；電臺的調(diào)頻廣播和電視中的伴音信號，都采用調(diào)頻波。低頻信號類比成貨物，高頻波類比成運載工具，調(diào)制的過程類比成將貨物裝載到運載工具上。1．原理電磁波在傳播過程中如果遇到導體，會使導體中產(chǎn)生________，因此，空中的導體可以用來接收電磁波。2．電諧振與調(diào)諧(1)電諧振：當接收電路的________跟收到的電磁波的____相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強的現(xiàn)象。(2)調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生______的過程。知識點二無線電波的接收感應電流固有頻率頻率電諧振

提醒：電視接收端，接收到高頻電磁波，經(jīng)過解調(diào)處理，將得到的電信號通過顯示設備轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像信息，伴音信號經(jīng)解調(diào)后送到揚聲器。電信號解調(diào)收音機在使用時需要調(diào)節(jié)旋鈕才能接收到電臺發(fā)出的信息。問題1．我們調(diào)節(jié)旋鈕改變的是什么？提示：調(diào)節(jié)旋鈕改變的是可變電容器的電容，可以改變調(diào)諧電路的頻率。問題2．調(diào)節(jié)的目的又是什么？提示：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電流，這樣就選出了這個電臺。1．方法(1)利用調(diào)諧產(chǎn)生電諧振，使接收電路的感應電流最強。(2)利用解調(diào)把接收電路中的有用信號分離出來。(3)調(diào)諧和解調(diào)的區(qū)別：調(diào)諧就是一個選臺的過程，即選攜帶有用信號的高頻振蕩電流，在接收電路中產(chǎn)生最強的感應電流的過程；解調(diào)是將高頻電流中攜帶的有用信號分離出來的過程。2．接收電路示意圖【典例2】

(電磁波的接收)(多選)藍牙設備使用無線電波連接手機和電腦。藍牙產(chǎn)品包含一塊小小的藍牙模塊以及支持連接的藍牙無線電和軟件。當兩臺藍牙設備想要相互交流時，它們需要進行配對，并通過藍牙耳機發(fā)出聲音，在接收電路中必須經(jīng)過下列過程中的(

)A．調(diào)幅B．調(diào)頻C．調(diào)諧D．解調(diào)CD

[接收電路中必須通過調(diào)諧接收到載有信號的電磁波，再通過解調(diào)得到聲音信號，C、D正確。]√√規(guī)律方法

相近概念的辨析技巧(1)調(diào)頻和調(diào)幅：這是調(diào)制的兩種方式，使電磁波的頻率隨信號改變的調(diào)制方式叫調(diào)頻；使電磁波的振幅隨信號改變的調(diào)制方式叫調(diào)幅。(2)調(diào)制和解調(diào)：把低頻電信號加載到高頻等幅振蕩電流上叫調(diào)制；把低頻電信號從高頻載波中檢出來叫解調(diào)，是調(diào)制的逆過程?！窘逃谩溥x例題】電視機的室外天線能把電信號接收下來，原因是(

)A．天線處于變化的電磁場中，產(chǎn)生的電流輸送給LC電路B．天線只處于變化的電場中，產(chǎn)生的電流輸送給LC電路C．天線只是有選擇地接收某電臺信號，其他電臺信號則不接收D．天線將電磁波傳輸?shù)诫娨暀C內(nèi)√A

[室外天線處于空間變化的電磁場中，天線中產(chǎn)生了感應電流，此電流通過饋線輸送給LC電路，此電流中空間各電臺信號激起的電流均存在，但只有頻率與調(diào)諧電路頻率相等的電信號對應的電流最強，然后再通過解調(diào)處理輸入后面電路，選項A正確。]應用遷移·隨堂評估自測1．下列關于無線電廣播的敘述正確的是(

)A．發(fā)射無線電廣播信號必須采用調(diào)頻方式B．發(fā)射無線電廣播信號必須進行調(diào)諧C．接收無線電廣播信號必須進行調(diào)制D．接收到無線電廣播信號后必須進行解調(diào)才能由揚聲器播放√243題號1D

[發(fā)射無線電廣播信號必須經(jīng)過調(diào)制，可以采用調(diào)頻方式，也可以采用調(diào)幅方式，A、B錯誤；接收無線電廣播信號必須經(jīng)過調(diào)諧(即選臺)，C錯誤；無線電波中有高頻信號，所以需要經(jīng)過解調(diào)將低頻信號檢出，才能由揚聲器播放，D正確。]243題號12．簡單的、比較有效的電磁波的發(fā)射裝置，至少應具備以下電路中的(

)①調(diào)諧電路②調(diào)制電路③高頻振蕩電路④開放振蕩電路A．①②③

B．②③④C．①④

D．①②④23題號14√B

[比較有效地發(fā)射電磁波的裝置應該有調(diào)制電路、高頻振蕩電路和開放振蕩電路，調(diào)制電路是把需要發(fā)射的信號裝載在高頻電磁波上才能發(fā)射出去，高頻振蕩電路能產(chǎn)生高頻電磁波，開放振蕩電路能把電磁波發(fā)送得更遠，而調(diào)諧電路是在接收端需要的電路，故②③④正確，B正確。]23題號143．當電冰箱的電路接通或斷開時，可從附近的收音機中聽到“喀喀”的雜音，這是因為(

)A．電路通、斷時，發(fā)出的聲音被收音機所接收B．電路通、斷時，發(fā)出的電流被收音機所接收C．電路通、斷時，發(fā)出的電磁波被收音機所接收D．電路通、斷時，發(fā)出的振蕩電流被收音機所接收23題號41√C

[當電冰箱的電路接通或斷開時，會產(chǎn)生一定頻率的電磁波，被收音機接收到會聽到“喀喀”的雜音，C正確。]4．一臺收音機的LC調(diào)諧電路由電感線圈和可變電容器組成，可變電容器電容的變化范圍是30～300pF，調(diào)諧電路能接收的電磁波的最小頻率是550kHz，已知光速c＝3×108m/s，求它能接收的電磁波的最大頻率和最小波長。243題號1

[答案]

1739kHz

173m回歸本節(jié)知識，完成以下問題：(1)怎樣提高發(fā)射電磁波的能力？提示：發(fā)射頻率足夠高，采用開放電路。(2)調(diào)諧和解調(diào)的區(qū)別？提示：調(diào)諧是選臺的過程，也就是選出攜帶有用信號的高頻振蕩電流。解調(diào)是將高頻電流中攜帶的有用信號分離出來。題號課時分層作業(yè)(十五)無線電波的發(fā)射和接收135246879101112√

題組一電磁波的發(fā)射1．關于無線電廣播發(fā)射過程中的振蕩器的作用，下列說法正確的是(

)A．振蕩器的作用是產(chǎn)生等幅高頻信號B．振蕩器的作用是產(chǎn)生低頻音頻信號C．振蕩器的作用是產(chǎn)生高頻音頻信號D．振蕩器的作用是產(chǎn)生等幅低頻信號A

[無線電廣播發(fā)射過程中的振蕩器的作用是產(chǎn)生等幅高頻信號，然后將聲音信號加載在振蕩器發(fā)出的電磁波上發(fā)射出去，A正確。]題號213456879101112√2．目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi)。下列關于雷達和電磁波的說法不正確的是(

)A．真空中上述雷達發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3m至1.5m之間B．電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的C．測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達和目標的距離D．波長越短的電磁波，反射性能越強題號213456879101112B

[電磁波在真空中的傳播速度等于光速，由c＝λf，可求得波長范圍，A正確，不符合題意；恒定不變的電場或磁場不能產(chǎn)生變化的磁場與電場，從而不能形成電磁波，B錯誤，符合題意；依據(jù)2s＝c·t，測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達和目標的距離，C正確，不符合題意；波長越短的電磁波，傳播的直線性越好，反射性能越強，D正確，不符合題意。]題號3245687910111213．實際發(fā)射無線電波的過程如圖所示，高頻振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩如圖甲所示，人對著話筒說話時產(chǎn)生低頻信號如圖乙所示，則發(fā)射出去的電磁波圖像應是(

)A

BC

D√題號324568791011121B

[使電磁波隨各種信號而改變的技術，叫作調(diào)制。調(diào)制共有兩種方式：一種是調(diào)幅，即通過改變電磁波的振幅來實現(xiàn)信號加載；另一種是調(diào)頻，通過改變頻率來實現(xiàn)信號加載。由各選項的圖形可知，該調(diào)制波為調(diào)幅波，即發(fā)射信號的振幅隨聲音信號振幅的變化而變化，故B正確。]題號423568791011121√4．(多選)在電磁波的發(fā)射過程中，用一平行板電容器C和一個線圈L組成LC振蕩電路，要增大發(fā)射電磁波的波長，下列調(diào)節(jié)正確的是(

)A．增大電容器兩極板間的距離B．增大線圈的匝數(shù)，在線圈中加鐵芯C．把電容器的動片適當旋出一些D．把電容器的動片適當旋入一些√題號423568791011121

題號245368791011121√

題組二電磁波的接收5．世界各地有許多無線電臺同時廣播，用收音機一次只能收聽到某一電臺的播音，而不是同時收聽到許多電臺的播音，其原因是(

)A．收聽到的電臺離收音機最近B．收聽到的電臺頻率最高C．接收到的電臺電磁波能量最強D．接收到的電臺電磁波與收音機調(diào)諧電路的頻率相同，產(chǎn)生了電諧振題號245368791011121D

[選臺就是調(diào)諧過程，因為接收到的電臺電磁波與收音機調(diào)諧電路的頻率相同，產(chǎn)生了電諧振，使f固＝f電磁波，在接收電路中產(chǎn)生電諧振激起的感應電流最強，故D正確，A、B、C錯誤。]題號245368791011121√6．(多選)如圖所示為調(diào)幅振蕩電流圖像，此電流存在于電磁波發(fā)射和接收中的哪些階段(

)

A．經(jīng)調(diào)制后 B．經(jīng)調(diào)諧后C．經(jīng)檢波后

D．耳機中√題號245368791011121AB

[為了把信號傳遞出去，需要將信號“加”到高頻振蕩電流上，這就是調(diào)制。而題圖是將信號加上后使高頻振蕩電流的振幅隨信號變化，這叫調(diào)幅。在接收電路中，經(jīng)過調(diào)諧，電路中將出現(xiàn)調(diào)幅振蕩電流，經(jīng)檢波后，信號從高頻電流中還原出來，而在耳機中只有低頻信號電流，故A、B正確。]題號245376891011121√7．(多選)調(diào)諧電路的可變電容器的動片從完全旋出到完全旋入仍接收不到較高頻率的電臺發(fā)出的電信號，要收到該電臺的信號，可采用下列辦法中的(

)A．增加調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)B．加大電源電壓C．減少調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)D．將線圈中的鐵芯取走√題號245376891011121

題號245386791011121√8．(多選)關于電磁波，下列說法正確的是(

)A．手機既能發(fā)射電磁波，也能接收電磁波B．手機只能接收電磁波，不能發(fā)射電磁波C．收音機既能發(fā)射電磁波，也能接收電磁波D．收音機不能發(fā)射電磁波，只能接收電磁波AD

[手機在使用過程中，將要傳遞的信息用電磁波發(fā)射出去，另一方面又可以通過接收電磁波來獲取他人傳遞給自己的信息，故A正確，B錯誤；收音機只能利用天線接收電磁波，不能發(fā)射電磁波，故C錯誤，D正確。]√題號924538671011121√9．2023年10月26日，中央電視臺對神舟十七號飛船與天和核心艙自主快速交會對接過程進行了直播，直播畫面通過電磁波傳送到千家萬戶。下列關于電磁波的說法正確的是(

)A．有些電磁波是橫波，有些電磁波是縱波B．電磁波是橫波C．發(fā)射電磁波進行信號傳遞時，只能采用調(diào)頻一種方式進行調(diào)制D．電磁波能夠傳遞信號，但是不能傳播能量題號924538671011121B

[電磁波的傳播方向和振動方向垂直，是橫波，故A錯誤，B正確；發(fā)射電磁波進行信號傳遞時，可以采用調(diào)頻、調(diào)幅兩種方式進行調(diào)制，故C錯誤；電磁波既能傳遞信號，也能傳播能量，故D錯誤。故選B。]題號924538671011121√10．近場通信(NFC)是一種短距高頻的無線電技術，其主要結(jié)構(gòu)就是線圈和電容組成的類似LC振蕩電路的并聯(lián)諧振電路，其終端有主動、被動和雙向三種模式，最常見的被動模式廣泛應用于公交卡、門禁卡、校園一卡通等，刷卡時，電路發(fā)生電諧振，給電容器充電，達到一定電壓后，在讀卡設備發(fā)出的射頻場中響應，被讀或?qū)懭胄畔?。下列說法正確的是(

)A．LC電路的電容器在充電時，電流增大B．如果增大LC電路中電容器兩極板間距離，振蕩周期將增大C．LC電路中，電容器充電時，線圈中自感電動勢增大D．電磁波發(fā)射時，使電磁波隨各種信號而改變的技術叫電諧振

題號924538671011121題號924538671011121√11．電磁輻射是一種復合的電磁波，以相互垂直的電場和磁場隨時間的變化而傳遞能量。人體生命活動包含一系列的生物電活動，這些生物電對環(huán)境的電磁波非常敏感，因此，電磁輻射可以對人體造成影響和損害。當電磁輻射強度(單位時間內(nèi)垂直通過單