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第四章：电磁振荡与电磁波4.3：无线电波的发射和接收一：知识精讲归纳考点一、无线电波的发射1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：(1)要有足够高的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大．(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，因此采用开放电路．2．实际应用中的开放电路，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．3．电磁波的调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术．调制分为调幅和调频．(1)调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制方法．(2)调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制方法．考点二、无线电波的接收1．接收原理：电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，空中的导体可以用来接收电磁波，这个导体就是接收天线．2．电谐振：当接收电路的固有频率跟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，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的共振．(1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程．(2)解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程．调幅波的解调也叫检波．考点三、电视广播的发射和接收1．电视广播信号是一种无线电信号，实际传播中需要通过载波将信号调制成高频信号再进行传播．2．高频电视信号的三种传播方式：地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输．3．电视信号的接收：电视机接收到的高频电磁波信号经过解调将得到的信号转变为图像信号和伴音信号．技巧一：有效发射电磁波的条件要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：(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2.图22．调制(1)概念：把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使载波随各种信号而改变.(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3所示．图3②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术，如图4所示．二：考点题型归纳题型一：电磁波的发射和接收1．（2023秋·江西上饶·高二统考期末）无线电波可以用于广播及其他信号的传输。
3 无线电波的发射和接收教学目标(1)知道有效发射电磁波的条件，根据这个条件思考天线应有的形状。
(2)知道在电磁波的发射过程中调频、调幅两种调制方法。
(3)知道接收需要的电磁波要进行调谐，知道还原信号还要进行解调。
(4)将电谐振与力学中的共振相类比，体会物理学中的统一性。
教学重难点教学重点根据有效发射电磁波的条件得出天线应有的形状的过程教学难点天线应有的形状、调制和解调过程教学准备多媒体课件教学过程新课引入教师活动：展示LC振荡电路的电路图。
教师设问：在普通的LC振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部。
在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能主要是在电路内互相转化，辐射出去的能量很少，怎样才能有效地发射电磁波呢？教师活动：将话题引入无线电波的发射和接收。
讲授新课一、无线电波的发射教师活动：讲解有效发射电磁波的条件。
有效发射电磁波的条件：⏹ 要有足够高的振荡频率⏹ 振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间频率越高，发射电磁波的本领越大理论研究表明，单位时间内发射出去的电磁波的能量与振荡频率的四次方成正比。
根据振荡频率公式f = 可知要使振荡频率高，电路中LC 的乘积应比较小。
结合平行板电容器的电容 r 4πSC kd ε=可以通过减小电容器两极板的正对面积、增大极板间距来满足要求。
可以通过减小线圈的匝数来减小电感。
如果将振荡电路深化成一根导线，导线的两端作为电容器的两个极板，中间的导线作为线圈。
这样既起到了减小电容和电感的效果，同时还可以使电场和磁场扩展到电容器的外部。
这样的振荡电路称为开放电路。
教师活动：讲解实际中使用的电路。
实际应用中的开放电路，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。
无线电波就能由这样的开放电路有效地发射出去。
教师设问：刚才我们研究怎样将电磁波辐射到空间中去，但这不是我们的目的，请同学思考使这些电磁波载上信号？请同学们手机查询资料来回答这个问题。
4. 无线电波的发射、传播和接收-教科版选修3-4教案1. 教学目标1.1 知识目标•理解电磁波的概念及特性；•掌握无线电的发射与接收原理；•了解无线电波的传播和影响因素。
1.2 能力目标•培养学生的物理实验能力；•培养学生的科学探究能力；•提高学生的科学思维和创新意识。
1.3 情感目标•培养学生的科学兴趣和科学精神；•提高学生的环境观念和科学素养。
2. 教学重难点2.1 教学重点•无线电的发射与接收原理；•无线电波的传播。
2.2 教学难点•理解电磁波的概念及特性；•理解无线电波的发射与接收原理。
3. 教学内容与步骤3.1 教学内容•电磁波的概念及特性；•无线电的发射与接收原理；•无线电波的传播。
3.2 教学步骤第一步：导入•引入电磁波的概念；•简述电磁波的应用。
第二步：理解电磁波的概念及特性•介绍电磁波的定义；•解释电磁波的特征。
第三步：无线电的发射与接收原理•介绍无线电的发射原理；•介绍无线电的接收原理。
第四步：无线电波的传播•介绍无线电波的传播方式；•解释无线电波的影响因素。
第五步：实验与探究•建立无线电发射与接收模型；•进行实验探究无线电波的传播特性。
第六步：归纳总结•总结本节课所讲的内容和实验结果；•引导学生思考无线电波的应用领域。
4. 教学评价4.1 评价方法•实验成果观察；•学生课堂参与情况；•学生实践能力评价。
4.2 评价标准•实验成果符合预期；•学生积极参与，能够充分表达自己的意见；•学生能够熟练完成实验步骤并有相应的分析能力。
5. 教学反思本节课中，我们通过介绍电磁波的概念及特性，帮助学生理解了无线电的发射与接收原理以及无线电波的传播方式。
通过实验，让学生更好地掌握了无线电波的传播特性。
但是在实验过程中，学生的动手能力和分析能力有些欠缺，需要加强实践能力的培养。
在以后的教学中，我们将加强学生的实践训练，提高其动手能力和分析能力。
《无线电波的发射、接收和传播》讲义一、无线电波的概述在我们的日常生活中，无线电波无处不在。
从手机通信到广播电视，从卫星导航到无线局域网，无线电波在信息传递中扮演着至关重要的角色。
那么，什么是无线电波呢？无线电波是一种电磁波，其频率范围非常广泛，从低频的几千赫兹到高频的几十亿赫兹。
它们能够在自由空间中传播，不需要像电线那样的物理连接就能传递信息。
二、无线电波的发射要实现无线电通信，首先需要发射无线电波。
无线电波的发射主要依靠天线和发射机。
天线是发射和接收无线电波的重要设备。
发射时，电流通过天线，产生变化的电磁场，从而向周围空间辐射出无线电波。
天线的形状和尺寸会影响发射的效率和方向性。
发射机则负责产生高频振荡电流。
这个电流具有特定的频率和功率，决定了发射的无线电波的特征。
为了有效地发射无线电波，发射机通常会对信号进行调制。
调制就是把要传递的信息加载到高频载波上。
常见的调制方式有调幅（AM）和调频（FM）。
调幅是使载波的振幅随信号变化，而调频则是使载波的频率随信号变化。
经过调制后的信号，能够携带更多的信息，并且更适合在空间中传播。
三、无线电波的传播无线电波在空间中的传播方式主要有地波传播、天波传播和直线传播三种。
地波传播是指无线电波沿着地球表面传播。
这种传播方式适合频率较低的无线电波，如长波和中波。
地波传播比较稳定，但传播距离有限，且容易受到地面障碍物和地球曲率的影响。
天波传播是指无线电波被发射到高空的电离层，然后被反射回地面。
这种传播方式适合中波和短波。
电离层是地球大气层中的一个区域，其中存在大量的自由电子和离子，能够反射无线电波。
但电离层的状态会随时间和季节变化，导致天波传播的稳定性较差。
直线传播是指无线电波以直线的方式传播。
这种传播方式适合频率较高的无线电波，如超短波和微波。
直线传播的信号强度随距离的增加而迅速衰减，因此需要通过中继站来延长传播距离。
此外，无线电波在传播过程中还会受到各种因素的影响，如大气衰减、障碍物阻挡、多径传播等。
第四章电磁振荡与电磁波无线电波的发射和接收课后篇素养形成必备知识基础练1.转换电视频道,选择电视节目,称为()A.调谐B.调制C.调频D.调幅,产生电谐振,故为调谐,选项A正确。
2.(多选)关于无线电波的发射过程,下列说法正确的是()A.必须对信号进行调制B.必须使信号产生电谐振C.必须把传输信号加到高频电流上D.必须使用开放回路,一定要对低频输入信号进行调制,用开放电路发射;为了有效地向外发射电磁波,必须把传输信号加到高频电流上,选项A、C、D正确。
而产生电谐振的过程是在接收电路,选项B错误。
3.简单的、比较有效的电磁波的发射装置,至少应具备以下电路中的()①调谐电路②调制电路③高频振荡电路④开放振荡电路A.①②③B.②③④C.①④D.①②④把需要发射的信号装载在高频电磁波上才能发射出去,高频振荡电路能产生高频电磁波,开放振荡电路能把电磁波发送得更远。
而调谐电路是在接收端需要的电路。
故选项B正确。
4.如果收音机调谐电路是采用改变电容的方式来改变回路固有频率。
当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时,则电容的最大电容与最小电容之比为()A.3∶1B.9∶1C.1∶3D.1∶9f=2π√LC ,当接收电磁波的频率为f 时,调谐电路发生电谐振,接收电磁波的波长λ=cf =c ·2π√LC ,可见λ与√C 成正比,因为λmax ∶λmin =3∶1,所以C max ∶C min =9∶1,选项B 正确。
5.(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.接收无线电广播信号必须进行调谐D .接收到无线电广播信号必须进行解调才能由扬声器播放,可以采用调频,也可以采用调幅,所以选项A 错误,B 正确;接收无线电广播信号必须经过调谐,也就是选台,选项C 正确;由于无线电波中有高频信号,所以要经过解调将低频信号检出来,才能由扬声器播放,选项D 正确。
第一章无线电波的发射与接收
我们在物理学的学习中知道，通有交流电的导线，会在它周围产生变化的磁场，变化的磁场又能在它周围引起变化的电场，而变化的电场还将在它周围更远的空间引起变化的磁场。
这种不断交替变化，由近及远传播的电磁场就叫电磁波。
无线电技术中使用的电磁波叫无线电波。
无线电广播、电视广播都是利用无线电波进行传播信号的。
现代通讯离不开无线电波。
本章将介绍无线电波的波长、频率、波段划分，以及它的发射与接收。
第一节无线电波的波长、频率与波段划分
一、无线电波波段的划分
表1-1无线电波波段的划分
理论和实验都可以证明，无线电波在真空中的传播速度跟实验测得的光速相等，即
C=3.0×108m/s
无线电波在一个振荡周期T内传播的距离叫做波长。
波长、频率和无线电波传播速度c的关系为
λ=c/f
式中：λ一无线电波的波长，单位m ；
c一无线电波的传播速度，单位m/s;
f一无线电波的频率，单位H
Z
无线电波的波长从不到一毫米到几十千米（频率范围由几十千赫到几十万兆赫）。
通常根据波长〔频率）把无线电波划分成几个波段，如表1-1所示。
二、无线电波的传播
无线电波是横波，即电场和磁场的方向都跟波的传播方向垂直。
在无线电波中各
处的电场强度和磁感应强度的方向也总是互相垂直的，如图1-1所示。
不同波长的电磁波，传播特性不相同；其传播方式大致可分为地波、天波和空间波三种形式。
(一）地波
沿地球表面空间向外传播的无线电波叫地波，如图1-2(a)所示。
波具有衍射特性，当无线电波的波长大于或相当于山坡、建筑物等障碍物的尺寸时，它可以绕过障碍物继续向前传播。
地球是导体，地波沿地面传播时，地球
表面因电磁感应而产生感应电流，因此要消
耗能量，并且能量损耗随频率升高而增大。
考虑到能量损失，只有中、长波才利用地
波方式传播。
由于地波传播稳定可靠，在超
远程无线电通讯和导航等方面多采用中长波。
图1-1无线电波传播示意图
(二)天波
依靠电离层的反射作用传播的无线电波叫做天波，如图1-2(b〕所示。
在地球
表面的大气层中，大约在60km到400km的范围内，由于太阳光的照射，气体分子分
解为带正电的离子和自由电子，这就是电离层。
电离层一方面可以反射无线电波，反射本领随频率增大而减小。
实践表明，波长短于10m的微波会穿过电离层飞向宇宙，它只能反射短波或波长更长的无线电波。
电离层另一方面要吸收无线电波，吸收本
领随频率减小而增大，中波和中短波一部分被吸收，因此，只有短波多采用天波方
式传播。
天波传播受外界影响较大，它与电离层强度、太阳辐射强度等多种因素有关，.由于这些原因，收音机夜晚收到的电台比白天多，
(三）空间波
沿直线传播的无线电波叫做空间波，它包括由发射点直接到达接收点的直射波和
经地面反射到接收点的反射波，如图1-2(C〉所示。
图1-2 无线电波的传播途径
由于地球表面是圆球形的，沿直线传播的微波不能传播很远，一般为几十千米。
空间波受大气干扰小，能量损耗小，接收到的信号较强而且较稳定，所以电视、雷达都采用以空间波方式传播的微波。
第二节无线电波的发射
一、载波的调制与解调
(一）载波
无线电广播是利用空中传播的电磁波来传递语言和音乐的。
由于低频电磁波的辐射需要足够长的天线，而且能量损失大，所以，低频信号不能直接由天线发射。
只有波长足够短，即频率足够高的电磁波,才能有足够的能量由天线辐射出去。
因此，无线电广播要用高频电磁波载上低频信号传播到空间去。
在无线电广播中，通过高频振荡电路产生的高频、等幅电磁波，叫做载波。
载波是运输工具，起运载低频信号的作用。
调
& 1-3调辐，调频，调相
(二）调制
用低频信号控制高频载波的过程叫做调制，低频信号叫调制信号。
如果载波的幅度被低频信号控制，这种调制叫调幅；如果载波的频率被低频调制信号所控制，这种调制叫调频；如'果载波的初相被低频调制信号所控制，这种调制叫做调相；如图1-3所示。
经过调制后的电磁波叫已调波，它可以通过天线向空间辐射出去。
不同的广播电台，采用不同频率的载波，彼此互不干扰。
例如：北京人民广播电台第一套节目载波频率是828kh 2，第二套节目载波频率是927 kh 2.由于载波频率不同，同时广播，互不干扰 (三）解调
从已调波中，将低频调制信号还原出来的过程叫做解调。
解调又有检波和鉴频之分，在调幅收音机和调频音机中将分别进行详细的讲述。
二、无线电广播的基本原理
无线电广播主要由话筒、高频振荡器、调制器、放大器和发射天线组成,其方
框图与各部分波形图如图1-4所示。
图1-4无线电广播发射方框图和波形0
语言或音乐的声波，使话筒内的弹簧片产生机械振动，通过电磁感应的作用，将机械振动转换为相应的音频电流或电压，经音频放大器放大以后，去调制由高
频振荡器产生的高频载波，高频
调幅波经高频功率放大器放大后，由天线发射出去
第三节无线电波的接收
一、最简单接收机的组成
最简单接收机由输入调谐回路、解调器、音频放大器、扬声器等四部分组成，
图1-5最简单接收机方框图与各部分淤形图
其方框图与各部分波形图如图1-5所^
二、最简单接收机各部分的作用
(一）输入调谐回路
输入调谐回路的作用是选择所要收听的电台。
接收机的天线接收到许多不同
频率的已调波，由于电磁感应的作用，转变成为相应频率的感应电动势。
输入回
路是个谐振电路，利用改变电容器的电容量〔或改变电感线圈的电感量）改变输
入回路的固有频率，使它同所要收听的某个电台信号发生谐振，将不需要的信号
抑制掉，这样就达到了选择电台的作用。
(二）解调器
解调器的作用是从已调波信号中还原出音频信号。
输入回路选择出来的已调信号，不能直接由耳机或扬声器还原成声音，必须先将已调波上所载着的音频信号还原出来，才能由耳机或扬声器还原成声音，这种从已调波中检出音频信号的过程叫解调或检波.
(三)音频放大器
音频放大器的作用是放大检波出来的信号。
解调器解调出的音频信号只能由耳机还原成微弱的的声音，效果不好，并且收听不到信号较弱的电台的节目。
因此，音频放大器将音频信号放大后，再由耳机或扬声器还原成声音。
（四）扬声器
扬声器的作用是将按音频信号变化的电流或电压变为相应的机械振动，转化为声音。
为提高接收机的质量，实际接收机比以上所讲述的最简单接收机要复杂得多，但基本原理无差别。
