資源簡介

2　電磁場與電磁波
3　無線電波的發射和接收
[學習目標]　
1.知道電磁場的概念及產生的原理(重點)。
2.知道有效發射電磁波的兩個條件。
3.了解無線電波的特點及傳播規律。
4.了解調制(調幅、調頻)、電諧振、調諧、解調在電磁波發射、接收過程中的作用(重點)。
一、電磁場
1．變化的磁場產生電場
(1)實驗基礎：如圖所示，在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里就會產生____________。
(2)麥克斯韋的見解：電路里能產生感應電流，是因為變化的________產生了電場，電場促使導體中的自由電荷做定向運動。
(3)實質：變化的________產生了電場。
2．變化的電場產生磁場
麥克斯韋假設，既然變化的磁場能產生電場，那么變化的電場也會在空間產生______。
3．變化的電場和磁場總是________________，形成一個不可分割的統一的____________。
例1　關于麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是(　　)
A．在電場周圍一定產生磁場，磁場周圍一定產生電場
B．在變化的電場周圍一定產生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產生變化的電場
C．均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場
D．周期性變化的電場周圍一定產生周期性變化的磁場
對麥克斯韋電磁場理論的理解
針對訓練 1　(2023·南京第二十九中學校考)用麥克斯韋電磁場理論判斷如圖所示的四組電場(左側)產生的磁場(右側)，或磁場(左側)產生的電場(右側)隨時間t的變化規律，其中錯誤的是(　　)
二、電磁波
如圖所示的實驗裝置，當接在高壓感應圈上的兩金屬球間有電火花時，導線環上兩小球間也會產生電火花，這是為什么？這個實驗證實了什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．電磁波的產生：變化的________和________交替產生，由近及遠地向周圍傳播，形成電磁波。
2.電磁波的特點
(1)電磁波是______，在傳播方向上的任一點，E和B彼此______且均與傳播方向________。如圖所示。
(2)電磁波的傳播____________介質，在真空中電磁波的傳播速度跟光速相同，即v真空＝c＝3.0×108 m/s。
(3)電磁波具有波的共性，能產生________、________、反射、折射和________等現象，電磁波也是傳播能量的一種形式。
(4)電磁波波速c、波長λ及頻率f之間的關系為____________。
(5)________通過實驗證實了電磁波的存在。
例2　(2023·泰州市高二期中)關于電磁波，下列說法正確的是(　　)
A．光不是電磁波
B．只要有電場和磁場，就可以產生電磁波
C．電磁波需要有介質才能傳播
D．真空中，電磁波的傳播速度與光速相同
例3　下列關于機械波與電磁波的說法中，不正確的是(　　)
A．機械波和電磁波本質上是一致的
B．機械波的波速只與介質有關，而電磁波在介質中的波速不僅與介質有關，而且與電磁波的頻率有關
C．機械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波
D．它們都能發生反射、折射、干涉和衍射現象
三、無線電波的發射
1．有效發射電磁波的條件
要有效地向外發射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個特點：
(1)要有____________的振蕩頻率。頻率越________，振蕩電路發射電磁波的本領越大，如果是低頻信號，要用高頻信號運載才能將其更有效地發射出去。
(2)采用________電路。可以使振蕩電路的電磁場分散到盡可能大的空間，如圖。
(3)實際應用中的開放電路，線圈的一端用導線與________相連，這條導線叫作地線；線圈的另一端與高高地架在空中的______相連。
2．調制
(1)概念：把要傳遞的信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，使載波隨各種____________而改變。
(2)調制的分類
①調幅(AM)：使高頻電磁波的________隨信號的強弱而改變的調制技術，如圖所示。
②調頻(FM)：使高頻電磁波的________隨信號的強弱而改變的調制技術，如圖所示。
例4　實際發射無線電波的過程如圖甲所示，高頻振蕩器產生高頻等幅振蕩電流如圖乙所示，人對著話筒說話時產生低頻信號如圖丙所示。則發射出去的電磁波圖像應是(　　)
四、無線電波的接收
1．接收原理：電磁波在傳播時如果遇到______，會使導體中產生感應電流，空中的導體可以用來接收電磁波，這個導體就是________________。
2．接收方法
(1)調諧：使接收電路產生電諧振的過程。
電諧振：當接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率________時，接收電路中產生的振蕩電流最強，這種現象叫作電諧振，相當于機械振動中的________。
(2)解調：把聲音或圖像信號從________________中還原出來的過程。調幅波的解調也叫檢波。
3．電視廣播的發射和接收
(1)電視廣播信號是一種無線電信號，實際傳播中需要通過載波將信號調制成______信號再進行傳播。
(2)高頻電視信號的三種傳播方式：地面____________傳輸、有線網絡傳輸以及________傳輸。
(3)電視信號的接收：電視機接收到的高頻電磁波信號經過________將得到的電信號轉變為圖像信號和伴音信號。
例5　調節收音機的調諧回路時，可變電容器的動片從全部旋入到完全旋出仍接收不到某較高頻率的電臺信號，為接收到該電臺信號，則應(　　)
A．加大電源電壓
B．減小電源電壓
C．增加諧振線圈的圈數
D．減少諧振線圈的圈數
調諧電路的調節，要特別注意以下問題：
(1)調節方向：由題中情景準確判斷出電路的固有頻率應該調大還是調小。
(2)頻率公式f＝，根據(1)中的調節方向，可進一步準確判定電容C和電感L是該調大還是調小。
針對訓練2　在如圖所示的LC振蕩電路中，已知線圈的電感不變，電容器為可調電容器，開始時電容器的電容為C0，要發生電諧振應使振蕩電路的固有頻率加倍。則電容器的電容應變為(　　)
A．4C0 B．2C0 C.C0 D.C0
2　電磁場與電磁波
3　無線電波的發射和接收
[學習目標]　1.知道電磁場的概念及產生的原理(重點)。2.知道有效發射電磁波的兩個條件。3.了解無線電波的特點及傳播規律。4.了解調制(調幅、調頻)、電諧振、調諧、解調在電磁波發射、接收過程中的作用(重點)。
一、電磁場
1．變化的磁場產生電場
(1)實驗基礎：如圖所示，在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里就會產生感應電流。
(2)麥克斯韋的見解：電路里能產生感應電流，是因為變化的磁場產生了電場，電場促使導體中的自由電荷做定向運動。
(3)實質：變化的磁場產生了電場。
2．變化的電場產生磁場
麥克斯韋假設，既然變化的磁場能產生電場，那么變化的電場也會在空間產生磁場。
3．變化的電場和磁場總是相互聯系，形成一個不可分割的統一的電磁場。
例1　關于麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是(　　)
A．在電場周圍一定產生磁場，磁場周圍一定產生電場
B．在變化的電場周圍一定產生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產生變化的電場
C．均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場
D．周期性變化的電場周圍一定產生周期性變化的磁場
答案　D
解析　根據麥克斯韋電磁場理論，變化的電場產生磁場，均勻變化的電場產生恒定的磁場，周期性變化的電場周圍產生周期性變化的磁場，故D正確。
對麥克斯韋電磁場理論的理解
針對訓練 1　(2023·南京第二十九中學校考)用麥克斯韋電磁場理論判斷如圖所示的四組電場(左側)產生的磁場(右側)，或磁場(左側)產生的電場(右側)隨時間t的變化規律，其中錯誤的是(　　)
答案　C
解析　恒定的電場不產生磁場，選項A正確；均勻變化的電場產生恒定的磁場，選項B正確；周期性變化的磁場產生同頻率周期性變化的電場，產生的電場的電場強度與磁場的磁感應強度的變化率成正比，對于正弦曲線，t＝0時，磁場的磁感應強度的變化率最大，故產生的電場的電場強度最大，選項C錯誤，D正確。
二、電磁波
如圖所示的實驗裝置，當接在高壓感應圈上的兩金屬球間有電火花時，導線環上兩小球間也會產生電火花，這是為什么？這個實驗證實了什么？
答案　當A、B兩金屬球間產生電火花時就會產生變化的電磁場，這種變化的電磁場傳播到導線環時，在導線環中激發出感應電動勢，使導線環上兩小球間也產生電火花。這個實驗證實了電磁波的存在。
1．電磁波的產生：變化的電場和磁場交替產生，由近及遠地向周圍傳播，形成電磁波。
2.電磁波的特點
(1)電磁波是橫波，在傳播方向上的任一點，E和B彼此垂直且均與傳播方向垂直。如圖所示。
(2)電磁波的傳播不需要介質，在真空中電磁波的傳播速度跟光速相同，即v真空＝c＝3.0×108 m/s。
(3)電磁波具有波的共性，能產生干涉、衍射、反射、折射和偏振等現象，電磁波也是傳播能量的一種形式。
(4)電磁波波速c、波長λ及頻率f之間的關系為c＝λf。
(5)赫茲通過實驗證實了電磁波的存在。
例2　(2023·泰州市高二期中)關于電磁波，下列說法正確的是(　　)
A．光不是電磁波
B．只要有電場和磁場，就可以產生電磁波
C．電磁波需要有介質才能傳播
D．真空中，電磁波的傳播速度與光速相同
答案　D
解析　光是電磁波，A錯誤；只有周期性變化的電場或磁場，才能產生電磁波，B錯誤；電磁波可以在真空中傳播，C錯誤；真空中，電磁波的傳播速度與光速相同，D正確。
例3　下列關于機械波與電磁波的說法中，不正確的是(　　)
A．機械波和電磁波本質上是一致的
B．機械波的波速只與介質有關，而電磁波在介質中的波速不僅與介質有關，而且與電磁波的頻率有關
C．機械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波
D．它們都能發生反射、折射、干涉和衍射現象
答案　A
解析　機械波由振動產生，電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產生；機械波是能量波，傳播需要介質，速度由介質決定；電磁波是物質波，波速由介質和自身的頻率共同決定；機械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，它們都能發生反射、折射、干涉和衍射等現象，故選項A錯誤，B、C、D正確。
三、無線電波的發射
1．有效發射電磁波的條件
要有效地向外發射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個特點：
(1)要有足夠高的振蕩頻率。頻率越高，振蕩電路發射電磁波的本領越大，如果是低頻信號，要用高頻信號運載才能將其更有效地發射出去。
(2)采用開放電路。可以使振蕩電路的電磁場分散到盡可能大的空間，如圖。
(3)實際應用中的開放電路，線圈的一端用導線與大地相連，這條導線叫作地線；線圈的另一端與高高地架在空中的天線相連。
2．調制
(1)概念：把要傳遞的信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，使載波隨各種信號而改變。
(2)調制的分類
①調幅(AM)：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變的調制技術，如圖所示。
②調頻(FM)：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變的調制技術，如圖所示。
例4　實際發射無線電波的過程如圖甲所示，高頻振蕩器產生高頻等幅振蕩電流如圖乙所示，人對著話筒說話時產生低頻信號如圖丙所示。則發射出去的電磁波圖像應是(　　)
答案　B
解析　由題知該調制波為調幅波，即發射信號的振幅隨聲音信號振幅的變化而變化，故選B。
四、無線電波的接收
1．接收原理：電磁波在傳播時如果遇到導體，會使導體中產生感應電流，空中的導體可以用來接收電磁波，這個導體就是接收天線。
2．接收方法
(1)調諧：使接收電路產生電諧振的過程。
電諧振：當接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強，這種現象叫作電諧振，相當于機械振動中的共振。
(2)解調：把聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來的過程。調幅波的解調也叫檢波。
3．電視廣播的發射和接收
(1)電視廣播信號是一種無線電信號，實際傳播中需要通過載波將信號調制成高頻信號再進行傳播。
(2)高頻電視信號的三種傳播方式：地面無線電傳輸、有線網絡傳輸以及衛星傳輸。
(3)電視信號的接收：電視機接收到的高頻電磁波信號經過解調將得到的電信號轉變為圖像信號和伴音信號。
例5　調節收音機的調諧回路時，可變電容器的動片從全部旋入到完全旋出仍接收不到某較高頻率的電臺信號，為接收到該電臺信號，則應(　　)
A．加大電源電壓
B．減小電源電壓
C．增加諧振線圈的圈數
D．減少諧振線圈的圈數
答案　D
解析　由于f＝，C越小、L越小，f越大。動片旋出，正對面積S減小，C減小，f增大，S調到最小時，即C最小時，f還未達到高頻率f0，則必須使L減小，即減少諧振線圈的圈數，選項C錯誤，D正確；頻率f與電源電壓無關，選項A、B錯誤。
調諧電路的調節，要特別注意以下問題：
(1)調節方向：由題中情景準確判斷出電路的固有頻率應該調大還是調小。
(2)頻率公式f＝，根據(1)中的調節方向，可進一步準確判定電容C和電感L是該調大還是調小。
針對訓練2　在如圖所示的LC振蕩電路中，已知線圈的電感不變，電容器為可調電容器，開始時電容器的電容為C0，要發生電諧振應使振蕩電路的固有頻率加倍。則電容器的電容應變為(　　)
A．4C0 B．2C0 C.C0 D.C0
答案　D
解析　由題意，固有頻率變為原來的2倍，由f＝知，L不變，只有C＝C0時符合要求，D正確。

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