选择性必修 第二册3 无线电波的发射和接收备课ppt课件

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一、无线电波的发射【思考】 无论广播、电视还是无线电通信都离不开电磁波,怎样把这些信息加载并且有效地把包含信息的电磁波发射出去呢?提示:把包含信息的电磁波(例如传递声音、电视图像)进行调制,把调制好的电磁波用开放电路发射出去。
1.要有效地发射电磁波,振荡电路必须具有两个特点:第一,要有_______的振荡频率,频率_____,发射电磁波的本领越大。第二,应采用_________,振荡电路的电场和磁场必须分散到足够大的空间。2.开放电路:实际的开放电路,线圈的一端用导线与大地相连,这条导线叫作_____,线圈的另一端与高高地架在空中的_____相连。3.调制:在电磁波发射技术中,使_____随各种信号而改变的技术。4.调制的方法:(1)调幅:使高频电磁波的_____随信号的强弱而改变,如图中___是调幅波;(2)调频:使高频电磁波的_____随信号的强弱而改变,如图中___为调频波。
二、无线电波的接收1.接收原理:电磁波能使_____中产生感应电流,所以导体可用来接收电磁波,这个导体就是接收_____。2.电谐振:当接收电路的_________跟接收到的电磁波的_____相等时,接收电路里产生的振荡电流最强,这种现象叫作电谐振。3.调谐:使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐。4.解调:使声音或图像信号从接收到的_________中还原出来,这个过程是调制的逆过程,叫作解调。5.检波:调幅波的解调。
三、电视广播的发射和接收1.电视广播信号也是一种无线电信号。在现代电视发射系统中,首先通过摄像机的感光器件将景物的光信号转变为___信号。2.这种电信号通过线路直接传输时失真、损耗严重,需要通过_____将信号调制成高频信号再进行传播。3.高频电视信号的传播方式主要有三种,即地面无线电传输、有线网络传输以及_________。4.在电视接收端,接收到高频电磁波信号以后,经过_____处理,就可以将得到的电信号通过显示设备转变为_____信息。
一　电磁波的发射1.有效发射电磁波的条件:(1)要有足够高的振荡频率。频率越高,振荡电路发射电磁波的本领越大,如果是低频信号,要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去。(2)采用开放电路。采用开放电路可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间,如图。
实际的开放电路:线圈的一端用导线与大地相连,这条导线叫作地线;线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。无线电波就是由这样巨大的开放电路发射出去。
2.调制:(1)调制:在电磁波的发射过程中,使载波随各种信号而改变的技术。(2)调制的分类:①调幅:使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术,如图所示。
②调频:使高频电磁波的频率随信号而改变的调制技术,如图所示。
3.无线电波的发射:由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流,用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上,再耦合到一个开放电路中激发出无线电波,向四周发射出去。
【思考·讨论】　电台发射的信号,如声音信号,为什么不直接将声音信号转化为电信号发射出去,而是加载到高频信号中发射呢?(物理观念)提示:因为声音信号频率较低,而电台要向远处发射电磁波,要有足够高的频率,实践证明,只有提高发射频率才能提高发射能力,高频电磁波就是那些有用的低频信号的“载体”,而把频率较低的信号加载到高频电磁波上去的过程就是调制过程。
【典例示范】　实际发射无线电波如图所示,高频振荡器产生高频等幅振荡,如图甲所示,人对着话筒说话产生低频振荡如图乙所示,根据这两个图像,发射出去的电磁波图像应是图中的(　　)
【解析】选B。振荡器产生高频等幅振荡,话筒里面有碳膜电阻,它的阻值随压力变化而变化。当我们对着话筒说话时,空气对它的压力随着声音信号的变化而变化,那么它的电阻也就随声音信号的变化而变化,振荡电流的振幅也就随着声音信号的变化而变化,这就是调制,它不但影响了正半周,也影响了负半周,故B正确;故A、C、D错误。
【素养训练】1.(多选)为了有效地把能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间,除了使用开放电路外,还可以提高高频振荡电路的频率,下列方法可行的是(　　)A.增大电容器极板间的距离B.减小电容器极板的面积C.增加线圈的匝数D.在线圈中增加铁芯
【解析】选A、B。实行开放电路和提高发射频率是提高电磁波发射能力的两种有效方法;由f= 、C= ,电感L由线圈的匝数和有无铁芯决定,由上述决定因素可知,选项A、B正确。
2.(多选)下列关于无线电广播的叙述,正确的是(　　)A.发射无线电广播信号必须采用调频方式B.发射无线电广播信号必须进行调制C.发射无线电广播信号必须采用调幅方式D.发射的无线电广播信号的频率与振荡电路中电磁振荡的频率相同
【解析】选B、D。发射无线电广播信号必须经过调制,可以采用调频,也可以采用调幅,所以A、C错误,B正确;无线电波发射的信号是调制后的高频信号,发射的频率等于振荡电路中的电磁振荡的频率,故D正确。
【补偿训练】　　(多选)用一平行板电容器和一个线圈组成LC振荡电路,要减小电磁波的发射频率,可采用的做法是(　　)A.增大电容器两极板间的距离B.减小电容器两极板间的距离C.减小电容器两极板的正对面积D.增大电容器两极板的正对面积
【解析】选B、D。由f= 可知,要减小f,就必须增大平行板电容器的电容C或线圈的自感系数L;由C= 可知,要增大C,就必须减小电容器两极板间的距离、增大电容器两极板的正对面积或在电容器两极板间加入电介质,故B、D正确。
二　电磁波的接收1.电磁波的接收原理:(1)电磁波在空间传播时,如果遇到导体,就会使导体产生感应电流,感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同。因此利用放在电磁波传播空间中的导体,就可以接收到电磁波。(2)当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强。
2.无线电波的接收:(1)无线电波的接收电路。
(2)通过电谐振来选台。①电谐振:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强的现象,类似于机械振动中的共振。②调谐:使接收电路发生电谐振的过程。(3)通过解调获取信号。解调:把声音或图像等信号从高频振荡电流中还原出来的过程。调幅波的解调也叫检波。(4)放大电路:经解调取出携带的信号,放大后再通过扬声器和显示设备还原成声音或图像的过程。
3.高频电视信号的传播方式:高频电视信号可以通过地面中继站或通信卫星沿直线传播到远处。
【思考·讨论】　在电磁波的接收中,为什么要进行“选台”?“选台”的原理是什么?(物理观念)提示:天空中有各种频率的电磁波,携带着各种信号,这些电磁波在天线中均会产生感应电流,如果把它们都接收下来,那必然是混乱的信号,因此要进行“选台”。选台的原理是利用“电谐振”,即使接收电路的固有频率与某电磁波的频率相同,则该电磁波的振荡电流最强。
【典例示范】　(多选)关于电磁波的接收,下列说法正确的是(　　)A.当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流B.当处于电谐振时,只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流C.由调谐电路接收的感应电流,再经过耳机就可以听到声音了D.由调谐电路接收的感应电流,再经过解调、放大,通过耳机才可以听到声音【解析】选A、D。当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流,只不过频率跟接收电路固有频率相等的电磁波,在接收电路中激发的感应电流最强,A正确,B错误;由调谐电路接收的感应电流,要再经过解调、放大,通过耳机才可以听到声音,故C错误,D正确。
【素养训练】 (多选)蓝牙设备使用无线电波连接手机和电脑。蓝牙产品包含一块小小的蓝牙模块以及支持连接的蓝牙无线电和软件。当两台蓝牙设备想要相互交流时,它们需要进行配对。并通过蓝牙耳机发出声音,在接收电路中必须经过下列过程中的(　　)A.调幅B.调频C.调谐D.解调【解析】选C、D。接收电路中必须通过调谐接收到载有信号的电磁波,再通过解调得到声音信号,C和D正确。
【补偿训练】　　如图所示为电视接收过程示意图,其工作过程顺序正确的是(　　)
A.解调——放大——调谐——显示B.调谐——放大——解调——显示C.调谐——解调——放大——显示D.放大——调谐——解调——显示【解析】选C。电磁波的接收过程是调谐——解调——放大——显示,故C正确。
1.关于电视接收的原理,下列说法正确的是(　　)A.电视接收天线接收到的电磁波中包括图像信号和伴音信号B.电视接收天线接收到电磁波,天线上并不产生感应电流C.电视机接收到电磁波,通过电子枪的扫描显示电视节目的伴音信号D.电视机接收到电磁波,直接经扬声器得到电视节目的伴音信号
【解析】选A。电视信号中有图像信号和伴音信号,即电视接收天线接收到的电磁波中包括图像信号和伴音信号,A正确;电视接收天线收到电磁波,引起电磁感应,天线上产生感应电流,B错误;电视机接收到电磁波,然后经过解调还原出图像信号,通过电子枪的扫描显示电视节目的图像信号,C错误;电视机接收到电磁波,通过电谐振得到需要的信号,然后经过解调还原出伴音信号,再经过功率放大器,最后通过扬声器得到电视节目的伴音信号,D错误。
2.山东新闻广播电台发射的一种电磁波频率是调频95 MHz,烟台新闻广播电台发射一种电磁波的频率是调幅1 341 Hz,两广播电台发射的电磁波相比,以下分析正确的是 (　　)A.两广播电台发射的电磁波,波速相同,但山东新闻广播电台的波长较长B.山东新闻广播电台发射的电磁波的振幅随信号的强弱而改变C.烟台新闻广播电台发射的电磁波的振幅保持不变D.两广播电台发射的电磁波,波速相同,烟台新闻广播电台的波长较长
【解析】选D。因为不同频率的电磁波在空气中的传播速度都相同,由于波速都相同,所以波长与频率是成反比的,烟台新闻广播电台的电磁波频率小于山东新闻广播电台电磁波的频率,则烟台新闻广播电台的波长比山东新闻广播电台的波长长,D正确,A错误;山东新闻广播电台发射的电磁波调制方式是调频,该电磁波的振幅不变,烟台新闻广播电台发射的电磁波调制方式是调幅,该电磁波的频率不变,则B、C错误。
3.(多选)如图所示为调幅振荡电流图像,此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段(　　)A.经调制后　　　　　　　　　B.经调谐后C.经解调后D.耳机中
【解析】选A、B。为了把信号传递出去,需要将信号“加”到高频振荡电流上,这就是调制。而题中图像是将信号加上后使高频振荡电流的振幅随信号变化,这叫调幅。在接收电路中,经过调谐,回路中将出现调幅振荡电流,经解调后,低频信号从高频电流中还原出来,而在耳机中只有低频信号电流,A、B正确。
【总结提升】调谐和解调作用及其区别(1)利用调谐产生电谐振,使接收电路的感应电流最强。(2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来。(3)调谐和解调的区别:调谐就是一个选台的过程,即选携带有用信号的高频振荡电流,在接收电路中产生最强的感应电流的过程;解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程。
4.调谐电路的可变电容器的动片从完全旋出到完全旋入仍接收不到较低频率电台发出的信号,要收到该电台的信号,可采用下列何种办法(　　)A.增加调谐电路中线圈的匝数　　　　　B.加大电源电压C.更换一个电容较小的可变电容器D.减小电源电压【解析】选A。无法接收较低频率电台发出的信号是由于调谐电路频率较高,根据f= ,可采用的办法有增大线圈自感系数,或增大电容器的电容,选项A正确。
5.下列说法正确的是(　　)A.发射的图像信号不需要调制过程B.接收到的图像信号要经过调制、解调C.电视信号包括图像信号和伴音信号两种D.图像信号和伴音信号传播的速度不同【解析】选C。发射电磁波应先调制,接收电磁波应先调谐、解调,A项错误,B项错误;根据日常生活经验可知C项正确;不管是什么信号,只要以电磁波形式发送,速度就是一样的,D项错误。
【补偿训练】把经过调制的高频电流变为信号电流的过程叫(　　)A.调幅　　　B.调频　　　C.调谐　　　D.解调【解析】选D。由调谐电路接收到的感应电流,是经过调制的高频电流,还不是我们需要的声音或图像信号,因此还要把声音或图像信号从高频电流中还原出来。这个过程是调制的逆过程,叫作解调。
【新思维·新考向】　情境:北京出租车某司机在开车时喜欢听中央广播音乐之声FM90 MHz,文艺广播FM87.6 MHz和有线古典音乐FM97.4 MHz三个文艺广播电台,但是在上午他喜欢听中央广播音乐之声FM90 MHz的节目,这三种无线电波同时传向车载收音机的接收天线。问题:(1)上午他应该把收音机的调谐电路的频率调到多少?(2)这种无限电波的波长是多少?(3)如果想接收到有线古典音乐FM97.4 MHz的信号,应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些还是旋出一些?