4.3無線電波的發(fā)射和接收人教版（2019）物理（選擇性必修第二冊）第四章

電磁振蕩與電磁波素養(yǎng)目標1.知道有效地發(fā)射電磁波的兩個條件，構(gòu)建關于發(fā)射電磁波的物理圖景2.了解調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、電諧振在電磁波發(fā)射、接收過程中的作用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)中的作用

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?我們說話的聲音一般只能傳幾百米，而我們的聲音通過無線電廣播卻可以傳到幾百千米以外，甚至傳遍全球，為什么?無線廣播傳遞聲音電視廣播傳遞圖像和聲音新課講解1896年，年滿二十二歲的馬可尼在英國試驗他發(fā)明的電磁波通信設備高聳入云的發(fā)射塔可以發(fā)射更多、更強的電磁波無線電波的發(fā)射普通的

LC

振蕩電路中，能否有效地發(fā)射電磁波？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。思考電場能磁場能電路內(nèi)要想有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有哪些特點呢？思考（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提高發(fā)射電磁波的頻率增大電容器極板間的距離減小極板間的正對面積減少線圈的匝數(shù)使其自感系數(shù)變小如何改造普通的

LC

振蕩電路，增大其頻率并使它有效地發(fā)射電磁波呢？思考有效地發(fā)射電磁波將閉合電路變成開放電路就可以有效地把電磁波發(fā)射出去電容器極板間距進一步增大正對面積為零

線圈匝數(shù)為零能夠發(fā)生更高頻率的電磁波電容器極板間距增大正對面積減小線圈匝數(shù)減少便于發(fā)射高頻率的電磁波電容器極板傾斜張口變大線圈匝數(shù)減少自感系數(shù)變小便于輻射高頻電磁能電磁波的實際應用天線地線開放電路：將電容器兩個極板拉開，增大電容器極板間的距離，減小電容器兩極板的正對面積，從而使電場和磁場擴展到電容器的外部地線：線圈的一端用導線與大地相連，這條導線叫作地線；天線：線圈的另一端與高高地架在空中的天線相連。問題：聲音、文字、圖象等轉(zhuǎn)變成電信號能直接發(fā)射嗎？

怎么做才能發(fā)射出去？引向天線拋物面天線無線電波的應用要傳遞的信息可以是文字、音頻或視頻信號，通常這些信號是低頻信號那為了傳遞這些低頻信號，該如何傳遞呢？為了傳送聲音、圖象等信號，首先要把傳遞的信號轉(zhuǎn)變成電信號。（1）載波:這種用來攜帶信號的高頻電磁波叫作載波。（2）調(diào)制：在電磁波發(fā)射技術中，使載波隨各種信號而改變的技術叫作調(diào)制。無線電波的調(diào)制信號載波電磁波的調(diào)制低頻信號高頻等幅電磁波調(diào)制調(diào)制調(diào)幅(AM)調(diào)頻(FM)調(diào)幅波調(diào)幅波1.無線電廣播要對電磁波進行調(diào)制的原因是()A.經(jīng)過調(diào)制后的電磁波可以傳播的距離更遠B.經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空氣中傳播得更快C.經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空氣中傳播時波長才能不變D.經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波才能把我們要告知對方的信號傳遞過去D經(jīng)典例題答案：D解析：調(diào)制是把要發(fā)射的低頻信號“加”到高頻電磁波上去，與傳播距離的遠近無關，故A錯誤；電磁波的波速接近光速，并且調(diào)制不影響電磁波在空氣中的傳播速度，故B錯誤；由

，可知波長與波速和傳播頻率均有關，故C錯誤；要把電磁波有效發(fā)射出去，必須有足夠高的頻率，經(jīng)過調(diào)制后的波具有較高頻率，從而把我們要告知對方的信號有效地傳播出去，故D正確。2.實際發(fā)射無線電波的過程如圖甲所示，高頻振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩如圖乙所示，人對著話筒說話時產(chǎn)生低頻信號如圖丙所示。則發(fā)射出去的電磁波圖像應是()A. B.C. D.B答案：B解析：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，即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，故選項B正確。無線電波的接收②設備：接收天線①原理：電磁感應現(xiàn)象，導體遇到電磁波會產(chǎn)生感應電流魚骨天線衛(wèi)星接收天線各種信號1.接收原理和設備思考不同設備發(fā)射的電磁波混在一起，如何從不同頻率的信號中把需要的信號選出來呢？生活中有許多發(fā)送和接收電磁波的設備，例如天線、對講機、電臺等當接收電路的固有頻率跟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。收音機的調(diào)諧電路通過可變電容改變調(diào)諧電路的固有頻率，使其與接收電臺的電磁波頻率相同，這個頻率的電磁波就在調(diào)諧電路里激起較強的感應電流，這樣就選出了電臺?？勺冸娙?.電諧振導體電磁波感應電流同頻率天線和底線組成的導體接收電路固有頻率電磁波振蕩頻率類似于機械振動中的共振相等時接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強電諧振3.調(diào)諧（1）使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào)諧。（2）調(diào)諧的過程就是選擇出所需要的電磁波的過程，也就是選臺。

由調(diào)諧電路接收到的感應電流，是經(jīng)過調(diào)制的高頻電流，還不是我們需要的聲音或圖像信號，因此還要把聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來。調(diào)諧電路收音機收音機內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)電容大小可改變調(diào)諧電路的頻率，進而接收相同頻率的電磁波4.解調(diào)調(diào)諧電路調(diào)諧使接收電路（調(diào)諧電路）產(chǎn)生電諧調(diào)的過程調(diào)諧電路接收到的感應電流是經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩電流檢波器解調(diào)3.三明公交明通卡（IC卡）內(nèi)部有一LC振蕩電路，當刷卡時讀卡機（刷卡時會發(fā)出“滴”的一聲）向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波，卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生較強感應電流，給電容C充電，達到一定的電壓后，驅(qū)動卡內(nèi)芯片進行數(shù)據(jù)處理和傳輸。下列說法正確的是()A.IC卡工作所需要的能量來源于卡內(nèi)的電池B.僅當讀卡機發(fā)射該特定頻率的電磁波時，IC卡才能有效工作C.若讀卡機發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率，則線圈L中不會產(chǎn)生感應電流D.IC卡只能接收讀卡機發(fā)射的電磁波，不能向讀卡機傳輸自身的數(shù)據(jù)信息B經(jīng)典例題答案：B解析：IC卡中有一個LC線圈和電容，當讀卡機發(fā)出的電磁波被LC電路接收到，使得IC卡內(nèi)的LC電路充電，所以IC卡的能量來源于讀卡機發(fā)射的電磁波，A錯誤，LC振蕩電路接收與其固有頻率相同的電磁波

，讀卡機發(fā)出的電磁波頻率與之匹配，才能得到最優(yōu)的充電效果，使電容電壓達到預定值，才能進行數(shù)據(jù)傳輸，B正確；如果是其他頻率的電磁波，根據(jù)法拉第電磁感應定律，穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化，依然會產(chǎn)生感應電流，C錯誤；據(jù)題意知電容達到一定電壓之后，驅(qū)動卡內(nèi)芯片進行數(shù)據(jù)傳輸，D錯誤。4.收音機中的調(diào)諧電路電感線圈的自感系數(shù)為L，要想接收波長為λ的電臺信號，應把調(diào)諧電路中電容器的電容調(diào)至（c為光速）()A. B. C. D.D經(jīng)典例題答案：D解析：波長為λ的電臺信號的頻率為

，又

，解得

，選項D正確。電視廣播的發(fā)射和接收電視廣播的發(fā)射和接收過程攝像管：攝取景物的圖像并將其轉(zhuǎn)換為電信號調(diào)制和發(fā)射天線接收高頻信號，調(diào)諧，解調(diào)顯像管：熒光屏上還原出與攝像管相同的圖像5.如圖所示為電視接收過程示意圖，其工作過程順序正確的是()A.解調(diào)——放大——調(diào)諧——顯示

B.調(diào)諧——放大——解調(diào)——顯示C.調(diào)諧——解調(diào)——放大——顯示

D.放大——調(diào)諧——解調(diào)——顯示C經(jīng)典例題答案：C解析：天線接收電磁波；調(diào)諧器選出某一頻率的電磁波；經(jīng)高頻放大后，從高頻電磁波中取出音頻電信號，經(jīng)檢波器后送到揚聲器；揚聲器把音頻電信號轉(zhuǎn)換成聲音，故接收過程的順序為調(diào)諧→解調(diào)→放大→顯示。故選C。無線電波的發(fā)射和接收

（1）電磁波的調(diào)制：在電磁波發(fā)射技術中，使載波隨各種信號而改變的技術叫作調(diào)制。一般有兩種方法，調(diào)幅（調(diào)節(jié)電磁波的振幅）和調(diào)頻（調(diào)節(jié)電磁波的頻率）。

（2）調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào)諧。

（3）解調(diào)：使聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來，叫作解調(diào)，是調(diào)制的逆過程。電視廣播的發(fā)射和接收AM，傳輸距離較遠FM，音質(zhì)更好1.某同學自己繞制天線線圈制作一個簡單的收音機，用來收聽中波無線電廣播，初步制作后發(fā)現(xiàn)有一個頻率最高的中波電臺收不到，但可以接收其他中波電臺，適當調(diào)整后，去戶外使用.假設空間中存在波長分別為290m、397m、566m的無線電波，下列說法正確的是()A.為了能收到頻率最高的中波電臺，應增加線圈的匝數(shù)B.為更好接收290m的無線電波，應把收音機的調(diào)諧頻率調(diào)到756kHzC.使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作解調(diào)D.為了能接收到長波，可以把電路中電容器的電容調(diào)大一點D2.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ⅰＯ铝姓f法正確的是()A.LC電路的電容器在充電時，電流增大B.LC電路中，電容器充電時，線圈中自感電動勢減小C.如果增大LC電路中電容器兩極板間距離，振蕩周期將減小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C3.（多選）下面甲、乙兩圖是發(fā)射和接收無線電波的過程示意圖，關于無線電波的發(fā)射和接收，下列說法正確的是()A.甲圖是無線電波的發(fā)射過程，乙圖是無線電波的接收過程B.甲圖是無線電波的接收過程，乙圖是無線電波的發(fā)射過程C.甲圖中波形①到②的過程叫解調(diào)，乙圖中③到④的過程叫調(diào)制D.接收到的無線電波的波形是④，發(fā)射的無線電波波形是⑤

BC答案：BC解析：觀察發(fā)現(xiàn)，甲圖是接收電波后經(jīng)過處理轉(zhuǎn)化為聲音的過程，乙圖是將聲音處理后轉(zhuǎn)化為電波發(fā)射的過程，故選項A錯誤，選項B正確；甲圖是無線電波的接收過程，①到②的過程叫解調(diào)，乙圖是無線電波的發(fā)射過程，乙圖中③到④的過程叫調(diào)制，故選項C正確；波形③和波形⑤經(jīng)過調(diào)制后，形成波形④，發(fā)射的無線電波波形是④，故選項D錯誤。4.飛機失事后，為了分析事故的原因，必須尋找黑匣子，而黑匣子在前30天內(nèi)能以37.