第八章

電磁相互作用及應(yīng)用第3節(jié)

電話和傳感器1.知道電話的主要構(gòu)造和工作原理。2.知道傳感器的作用及其在現(xiàn)代生活中的廣泛應(yīng)用。

在如圖所示的裝置中，紙片上粘著一個(gè)線圈，線圈的兩端用導(dǎo)線引出，接在能測(cè)出微小電流的儀器——示波器上，線圈置于磁鐵的磁極附近。

當(dāng)你對(duì)著線圈大聲說話時(shí)，示波器上的圖形有什么變化?知識(shí)點(diǎn)1聲信息與電信息實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)對(duì)著線圈說話時(shí)，示波器上出現(xiàn)了與聲音變化相對(duì)應(yīng)的圖形。你能解釋這種現(xiàn)象嗎?

根據(jù)電磁感應(yīng)，當(dāng)置于磁極附近的線圈在聲音推動(dòng)下做切割磁感線振動(dòng)時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生與聲音變化相應(yīng)的感應(yīng)電流，這樣就把聲音轉(zhuǎn)變成了相應(yīng)的電流變化。聲音電流電磁感應(yīng)

如圖所示，在紙片上撒少許碎紙屑。將線圈的兩根引線與電池的兩極瞬間接觸，仔細(xì)觀察粘著線圈的紙片會(huì)有什么反應(yīng)?紙片會(huì)抖動(dòng)一下2.電流信息還原成聲音信息通過上面實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：說話會(huì)使磁場(chǎng)中的線圈振動(dòng)產(chǎn)生電流，而且通電的線圈在磁場(chǎng)的作用下會(huì)振動(dòng)并產(chǎn)生聲音。

把上面的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組合起來，就設(shè)計(jì)出了電話的話筒和聽筒。聲音聲音電流話筒聽筒3.電話(1)1876年貝爾發(fā)明最早的電話，電話的基本組成為話筒和聽筒，如圖所示。a.話筒：對(duì)著話筒說話時(shí)，引起周圍空氣振動(dòng)，空氣振動(dòng)引起話筒中膜片振動(dòng)，膜片振動(dòng)時(shí)忽松忽緊地壓迫炭粒，使話筒中產(chǎn)生隨聲音振動(dòng)而變化的電流。b.聽筒：導(dǎo)線將隨聲音振動(dòng)而變化的電流傳入聽筒，使聽筒內(nèi)電磁鐵的磁性強(qiáng)弱發(fā)生變化，從而使膜片受到的吸引力發(fā)生變化，引起膜片振動(dòng)，形成聲波。拓展培優(yōu)：

動(dòng)圈式話筒動(dòng)圈式話筒的基本原理是電磁感應(yīng)。我們已經(jīng)知道，聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的。我們對(duì)著話筒說話時(shí)，產(chǎn)生的聲波就會(huì)引起膜片的振動(dòng)，膜片的振動(dòng)就帶動(dòng)了套在磁板上的線圈前后振動(dòng)，而線圈在磁極中的前后振動(dòng)切割磁感線，所以就在線圈中產(chǎn)生了電流，這樣就把聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為了電信號(hào)。4.揚(yáng)聲器(1)結(jié)構(gòu)：永磁體、線圈、錐形紙盆,如圖

所示。(2)工作原理：當(dāng)線圈中有變化的電流通過時(shí)，就會(huì)受到磁場(chǎng)的作用力而運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與線圈相連的紙盆振動(dòng)，于是揚(yáng)聲器就發(fā)出了聲音。知1－練揚(yáng)聲器是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)的一種裝置，如圖所示是揚(yáng)聲器構(gòu)造示意圖。當(dāng)線圈中通過變化的電流時(shí)，線圈受到________力作用，從而帶動(dòng)與線圈相連的紙盆________，于是揚(yáng)聲器就發(fā)出了聲音。磁場(chǎng)來回振動(dòng)解析：揚(yáng)聲器的線圈中通過變化的電流時(shí)，線圈會(huì)受到永磁體的磁場(chǎng)力的作用，從而帶動(dòng)與線圈相連的紙盆振動(dòng)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成聲信號(hào)。知識(shí)點(diǎn)2傳感器1.定義：將其他信息轉(zhuǎn)換成電信息的器件，叫做傳感器。2.應(yīng)用：傳感器在日常生活和高科技領(lǐng)域中，已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，如溫度傳感器、紅外傳感器、煙氣傳感器、壓力傳感器、聲音傳感器、光傳感器、濕度傳感器等。3.作用：各種傳感器組合在一起時(shí)，將可以實(shí)現(xiàn)奇妙多樣的自動(dòng)控制。城市路燈常用光傳感器控制在冰箱和空調(diào)里面有溫度傳感器生活中的傳感器廚房里的抽油煙機(jī)里有煙氣傳感器電子秤利用了壓力傳感器生活中的傳感器

傳感器的作用是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量或電路的通斷，從而實(shí)現(xiàn)很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制。

非電學(xué)量電學(xué)量

溫度電壓

壓力電流

聲音電阻

光照電容→傳感器→電話和傳感器電信息電話和傳感器傳感器聲信息其他信息話筒聽筒一、電流把信息傳到遠(yuǎn)方最簡(jiǎn)單的電話由話筒和聽筒組成,其中話筒由金屬盒、

、膜片等組成。當(dāng)對(duì)著話筒講話時(shí),膜片時(shí)緊時(shí)松地壓迫

,它們的

隨之發(fā)生改變,流過炭粒的電流就會(huì)相應(yīng)改變,于是形成隨聲音變化的

。聽筒由

、永磁體、薄鐵膜片等組成。不斷變化的電流傳入聽筒的線圈,電磁鐵對(duì)膜片的作用也隨之變化,使膜片

,在空氣中形成聲波。

二、電話交換機(jī)為了提高線路的利用率,人們發(fā)明了

。

三、模擬通信和數(shù)字通信1.模擬信號(hào):信號(hào)電流的頻率、振幅變化的情況跟聲音的頻率、振幅變化的情況

,“模仿”著聲信號(hào)的“一舉一動(dòng)”。

2.數(shù)字信號(hào):用不同符號(hào)的

表示信號(hào)。炭粒

炭粒

電阻

電流信號(hào)

線圈

振動(dòng)

電話交換機(jī)

完全一樣

不同組合

模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)根據(jù)信號(hào)方式的不同,通信可分為模擬通信和數(shù)字通信。模擬通信:當(dāng)話筒把聲音轉(zhuǎn)換成信號(hào)電流時(shí),這種信號(hào)電流的頻率、振幅變化情況跟聲音的頻率、振幅變化情況完全一樣,就像“模仿”聲信號(hào),這種電流傳遞的信號(hào)叫作模擬信號(hào),使用模擬信號(hào)的通信方式叫作模擬通信。如目前廣播的聲音信號(hào)或圖像信號(hào)等。數(shù)字通信:是一種既現(xiàn)代又古老的通信方式,可以利用點(diǎn)和畫,還可以利用長(zhǎng)短不同的亮光等來組成各種數(shù)字信號(hào)傳遞信息,這種用不同符號(hào)的不同組合表示的信號(hào)就是數(shù)字信號(hào),這種通信方式叫作數(shù)字通信。兩者相比較,模擬通信在長(zhǎng)距離傳輸和多次加工、放大過程中,信號(hào)電流的波形會(huì)改變,使信號(hào)丟失一些信息,表現(xiàn)為聲音、圖像的失真,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成通信中斷。通常數(shù)字信號(hào)只包含兩種不同的狀態(tài),形式簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng)。其次我們現(xiàn)在使用的電子計(jì)算機(jī)都是以數(shù)字形式工作的,它們處理的信號(hào)就是數(shù)字信號(hào)。在通信上使用了數(shù)字信號(hào),就可以很方便地將計(jì)算機(jī)與通信結(jié)合起來,發(fā)揮計(jì)算機(jī)處理信息的巨大優(yōu)勢(shì)。再次,數(shù)字信號(hào)便于存儲(chǔ),現(xiàn)在流行的CD和MP3唱盤,VCD和DVD視盤及電腦光盤都是用數(shù)字信號(hào)來存儲(chǔ)信息的。此外,數(shù)字通信還可以兼容電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)和圖像等多類信息的傳遞,能在同一條線路上傳送電話、有線電視、計(jì)算機(jī)等多種信息。數(shù)字信號(hào)還便于加密和糾錯(cuò),具有較強(qiáng)的保密性和可靠性?！纠}】

模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相比較,下列說法不正確的是(

)A.模擬信號(hào)易失真B.數(shù)字信號(hào)可方便地用于計(jì)算機(jī)處理C.模擬信號(hào)比數(shù)字信號(hào)形式簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng)D.數(shù)字信號(hào)傳送的距離要遠(yuǎn)些解析:模擬信號(hào)不適宜長(zhǎng)距離傳輸和多次加工、放大,信號(hào)易丟失,圖像易失真。而數(shù)字信號(hào)形式簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng),不易失真,可很方便地用電子計(jì)算機(jī)加工處理,所以選項(xiàng)A、B、D正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。

答案:C一、電流把信息傳到遠(yuǎn)方1.1876年,下列哪位科學(xué)家發(fā)明了電話(

)A.莫爾斯

B.愛迪生C.貝爾D.奧斯特C

1876年,貝爾發(fā)明了電話,實(shí)現(xiàn)了聲音信號(hào)與電流信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。

2.電話機(jī)話筒里的膜片和炭粒,相當(dāng)于一個(gè)(

)A.開關(guān)

B.變阻器C.電磁繼電器

D.電磁鐵B對(duì)著話筒講話時(shí),膜片振動(dòng)壓迫炭粒,使炭粒時(shí)松時(shí)緊,電阻時(shí)大時(shí)小發(fā)生變化,通過炭粒的電流也隨之發(fā)生變化,把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。所以,話筒內(nèi)的膜片和炭粒相當(dāng)于變阻器。3.甲、乙兩部電話接通時(shí),正確的說法有(

)A.甲的話筒和聽筒,乙的話筒和聽筒分別串聯(lián)在兩個(gè)電路中B.甲的話筒和聽筒,乙的話筒和聽筒串聯(lián)在一個(gè)電路中C.甲的聽筒和乙的聽筒串聯(lián),甲的話筒和乙的話筒串聯(lián)D.甲的聽筒和乙的話筒串聯(lián)在一個(gè)電路中,甲的話筒和乙的聽筒串聯(lián)在另一個(gè)電路中D因?yàn)樵趦扇送ㄔ挄r(shí),甲的聲音要傳到乙的耳朵里,乙的聲音要傳到甲的耳朵里,而且,這個(gè)相互的過程必須能夠同時(shí)進(jìn)行,即有可能兩個(gè)人同時(shí)都在說話。所以這兩個(gè)支路應(yīng)該是并聯(lián)的關(guān)系。4.最簡(jiǎn)單的電話由電源、

和

三部分組成,其中話筒是把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為

,聽筒再把___________轉(zhuǎn)化為

。聽筒

話筒

電流信號(hào)

電流信號(hào)

聲音信號(hào)

解析

打電話時(shí),聲音通過話筒把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為變化的電流,通過導(dǎo)線輸送到對(duì)方的聽筒,再由聽筒把變化的電流轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)。即聲音變化的電流

聲音。

二、電話交換機(jī)5.一般電話之間都是通過安裝在電信部門內(nèi)的電話交換機(jī)來轉(zhuǎn)接的,使用電話交換機(jī)的目的是提高

的利用率?，F(xiàn)代的程控電話交換機(jī)利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù),能按用戶所撥的

自動(dòng)接通話機(jī)。線路

號(hào)碼

三、模擬通信和數(shù)字通信6.電話信號(hào)分

信號(hào)和

信號(hào)兩種。

信號(hào)在傳遞中容易失真