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实验：电磁波的发射和接收
实验目的：
1．通过实验认识到电磁波的存在。
2．利用电磁波能够传递信息。
实验原理：
有源音箱会产生变化的电流，利用线圈产生电磁波，另一线圈接收电磁波，使声音重现。
实验器材：
有源音箱、复读机、漆包线、磁带、直径约30cm的纸筒、3.5mm耳机接头1个。
实验步骤：
1．把漆包线在一个直径约30cm的纸筒上绕30圈，绕制两个这样的线圈。
2．有源音箱有左右两个箱体，确定箱体内含有音频放大器（比较重）的箱体，在此箱体背面找到“音频输出”等类似的标志，是把音频放大后连接到另一箱体的。
3．把绕制好的一个线圈连接到音频输出接口。
4．把绕制好的另一线圈接到3.5mm的耳机接头上。
5．把耳机接头插入复读机的信号输入插口。
6．把有源音箱接到电脑上，播放音乐；把复读机开至录音状态。
电脑播放音乐暂停，利用复读机播放刚才录的声音，就可以再现刚才电脑里播放的音乐了。
操作提示：
1．两个线圈，一个用来发射电磁波，另一个用来接收电磁波。
2．该实验使用了有源音箱，相当于一个音频放大器，也可以使用CD播放机和音频放大器连接。
3．作为接收的线圈还可以使用金属板（20cm×30cm）两块作为电容器，当作接收装置。
电磁波的发射与接收技术电磁波是一种既利大于弊又不可或缺的自然现象。
它在我们的生活中扮演着重要的角色，从无线通信到微波炉，无所不在。
但是，我们是否了解电磁波的发射与接收技术？在这篇文章中，我们将深入探讨这个话题，并了解其应用。
一、电磁波的发射技术电磁波的发射是通过一种称为电磁发射器的设备实现的。
电磁发射器通常由电源、天线和发射器电路组成。
当电源向天线提供电能时，发射器电路会将电能转化为电磁能，并通过天线发射出去。
不同种类的电磁发射器根据其频率范围、功率和工作原理的不同而有所不同。
最常见的电磁发射器是无线电发射器。
无线电发射器通过在电磁波频谱范围内产生变化的电流，从而发射无线电信号。
这种技术被广泛应用于无线通信、广播、雷达和卫星通信等领域。
除了无线电发射器，微波炉也是一种常见的电磁发射器。
它通过产生高频电磁波来加热食物，使其快速升温。
随着科技的不断发展，电磁发射器的应用范围也越来越广泛。
例如，近年来兴起的无人机技术就广泛应用了电磁发射技术。
通过在无人机上安装相应的设备，可以实现遥感、航拍和飞行控制等功能。
二、电磁波的接收技术与电磁波的发射相对应的是电磁波的接收。
电磁波的接收是通过一种称为接收器的设备实现的。
接收器通常由天线、接收器电路和解调器等组成。
当电磁波通过天线进入接收器时，接收器电路会将其转化为电信号，并通过解调器恢复为原始的信息。
无线电接收器是最常见的接收设备。
无线电接收器可以根据导频、中心频率和带宽等参数对信号进行选择性接收。
通过合理调整这些参数，可以确保接收到特定的无线电信号，进行通信或广播。
类似地，卫星接收器也是一种常见的接收设备。
它可以接收卫星发射的信号，并将其转化为电视、广播和互联网信号。
除了广泛应用于通信领域，电磁波的接收技术还在其他许多领域中发挥作用。
例如，天文学家通过接收无线电信号来研究星系和宇宙。
医疗器械中的X射线机和磁共振成像设备也利用了电磁波的接收技术。
三、电磁波技术的应用电磁波的发射与接收技术在各个领域都有广泛的应用。
【教学目标】
（一）知识与技能
1．了解无线电波的波长范围。
2．了解无线电波的发射过程和调制的简单概念。
3．了解调谐、检波及无线电波接收的基本原理。
（二）过程与方法
通过观察总结了解无线电波的基本应用，了解现代技术的应用方法，学会基本原理。
（三）情感、态度与价值观
通过对无线电波应用原理的基本认识感悟科学技术的价值和重要性。
端正科学态度，培养科学的价值观。
【教学重点】对本节基本概念的理解。
【教学难点】对调谐的理解，无线电波发射与接收过程。
【教学方法】演示推理法和分析类比法
【教学过程】
（一）引入新课
师：在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要，无论是广播、电视还是无线电通信以及航空、航天中的自动控制和通信联系，都离不开电磁波．在无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波，那么无线电波是怎样发射和接收的呢这节课我们就来学习电磁波的发射和接收。
（二）进行新课
1．无线电波的发射
学生讨论。
师：有效地发射电磁波的条件是什么
学生阅读教材有关内容。
师生总结：要有效地向外发射电磁波，振荡电路要满足如下条件：
（1）要有足够高的振荡频率。
（2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，才能有效地把电磁场的能量传播出去。
师生一起讨论后，引出开放电路的概念。
将闭合电路变成开放电路就可以有效地把电磁波发射出去。
如图所示，是由闭合电路变成开放电路的示意图。
师：无线电波是由开放电路发射出去的。
讲解：在实际应用中常把开放电路的下端跟地连接。
跟地连接的导线叫做地线。
线圈上部接到比较高的导线上，这条导线叫做天线。
天线和地线形成了一个敞开的电容器，电磁波就是由这样的开放电路发射出去的。
电视发射塔要建得很高，是为了使电磁波发射得较远。
实际发射无线电波的装置中还需在开放电路旁加一个振荡器电路与之耦合，如图所示。
振荡器电路产生的高频率振荡电流通过l2与l1的互感作用，使l1也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路中激发出无线电波，向四周发射．
师：发射电磁波是为了利用它传递某种信号。
例如无线电报传递的是电码符号，无线电广播传递的是声音，电视广播传递的不仅有声音，还有图像。
这就要求发射的电磁波随信号而改变。
电磁波是怎样传递这些信号的呢
讲解：在电磁波发射技术中，如果把这种电信号“加”到高频等幅振荡电流上，那么，载有信号的高频振荡电流产生的电磁波就载着要传送的信号一起发射出去。
把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。
进行调制的装置叫做调制器。
要传递的电信号叫做调制信号。
使高频振荡电流的振幅随调制信号而改变叫做调幅（am）。
使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频（fm）。
（用示波器观察调幅波形）
2．无线电波的接收
师：处在电磁波传播空间中的导体，会产生感应电流，导作中感应电流的频率与激起它的电磁波频率相同，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，这样的导体就是接收天线。
在无线电技术中，用天线和地线组成的接收电路来接收电磁波。
讲解：世界上有许许多多的无线电台、电视台以及各种无线电通讯设备，它们不断地向空中发射不同频率的电磁波，这些电磁波强弱不等地弥漫在我们周围。
如果不加选择地把它们都接收下来，那必然是信号一片混乱，分辨不清，达不到我们传递信息的目的。
所以，接收电磁波时，首先要从诸多的电磁波中把我们需要的选出来，通常叫做选台。
这就要设法使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。
在无线电技术里，是利用电谐振来达到这个目的的。
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。
这种现象叫做电谐振，相当于机械振动中的共振。
（用示波器观察电谐振波形）
师：接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路。
如图是收音机的调谐电路。
调节可变电容器的电容来改变调谐电路的频率，使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同，这个频率的电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了这个电台。
（演示调谐过程）
讲解：收音机接收的经过调制的高频振荡电流（对应图讲解），这种电流通过收音机的耳机或扬声器，并不能使它们振动而发声，为什么呢，假定某一个半周期电流的作用是使振动片向某个方向运动，下一个半周期电流就以几乎同样大的作用使振动片向反方向运动．高频电流的周期非常短，半周期更短，而振动片的惯性相当大，所以在振动片还没有来得及在电流的作用下向某个方向运动的时候，就立刻有一个几乎同样大的作用要使它向反方向运动，结果振动片实际上不发生振动．要听到声音，必须从高频振荡电流中“检”出声音信号，使扬声器(或耳机)中的动片随声音信号振动。
从接收到的高频振荡电流中“检”出所携带的调制信号过程，叫做检波。
检波是调制的逆过程，因此也叫解调。
由于调制的方法不同，检波的方法也不同。
检波之后的信号再经过放大、重现，我们就可以听到或看到了。
下面介绍收音机中对调幅波的检波。
下面我们通过调幅和调频两种方式，来看看无线电波发射和接收的全过程。
（1）调幅发射和接收。
（实验演示）
（2）调频发射和接收。
（实验演示）
比喻：
高频电流→火车音频电流→货物
调制→发射→传播→调谐→解调
装货→出站→运行→进站→卸货
师：我们再来看一下无线电波的分段。
（投影）
波段波长频率传播方式主要用途
长波30 000 m~3 000 m10 khz~100 khz地波超远程无线通讯和导航
中波3 000 m~200 m100 khz~1 500 khz地波和天波调幅无线电广播、电报、通信
中短波200 m~50 m1500 khz~6 000 khz
短波50 m~10 m6mhz~30 mhz天波
微波米波10 m~1 m30mhz~300mhz近似直线传播调频无线电广播、电视、导航
分米波1 m~ m300 mhz~3 000 mhz直线传播电视、雷达、导航
毫米波10 mm~1 mm30000mhz~300 000 mhz
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下内容
1．电磁波的产生和发射条件。
2．开放电路的结构和特点。
3．电磁波的发射过程和接收过程
（四）课余作业
完成p92“问题与练习”中的题目。
阅读p91“科学足迹”。
预习下一节：电磁波的发射和接收。
附：巩固训练
1．电磁波的调制有哪两种方式
2．什么叫电谐振
3．调谐过程中，若接收同一波段内的不同信号，通常是改变电路中哪个元件的值
4．发射电磁波为什么要用开放电路
5．接收电磁波信号时，为什么要调谐
6．调谐电路中可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率电台发出的电信号，要收到该电台的信号，应该怎么办
参考答案：
1．电磁波的调制有调幅和调频两种方式。
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，这种现象叫电谐振。
3．调谐过程中，通常是改变调谐电路中电容器的电容。
4．振荡电路要有效地向外发射电磁波必须具备两个条件：（1）有足够高的振荡频率.（2）振荡电路的电场和磁场要尽量分散到大的空间，只有开放电路才能满足这两个条件，因此，发射电磁波要使用开放电路。
5．在空间里有大量的不同频率的电磁波传播.要接收到其中某一频率的信号，必须使这一信号在接收电路中引起电谐振，因此必须进行调谐。
