第2節(jié)　電磁場(chǎng)與電磁波　第3節(jié)　無線電波的發(fā)射和接收 教學(xué)課件

物理第四章電磁振蕩與電磁波第2節(jié)電磁場(chǎng)與電磁波第3節(jié)無線電波的發(fā)射和接收[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本觀點(diǎn)以及在物理學(xué)發(fā)展史上的意義。2．了解電磁波的特點(diǎn)及其發(fā)展過程，通過電磁波體會(huì)電磁場(chǎng)的物理性質(zhì)。3．能說出電磁波的發(fā)射、傳播和接收的過程。知道無線電通信的基本原理。01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1電磁場(chǎng)1．麥克斯韋電磁理論的兩個(gè)基本假設(shè)(1)變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生_______。(2)變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生_______。2．電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成不可分割的統(tǒng)一體，叫作電磁場(chǎng)。電場(chǎng)磁場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)2電磁波1．電磁波的產(chǎn)生：如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場(chǎng)，就會(huì)在周圍引起變化的磁場(chǎng)，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)又會(huì)在較遠(yuǎn)的空間引起新的變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。這樣變化的_______和_______由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成了電磁波。2．電磁波的特點(diǎn)(1)電磁波在空間傳播不需要_______；(2)電磁波是_______。電場(chǎng)磁場(chǎng)介質(zhì)橫波3．赫茲的電火花赫茲做了一系列的實(shí)驗(yàn)，觀察到了電磁波的反射、_______、_______、偏振和衍射等現(xiàn)象。并通過測(cè)量證明，電磁波在真空中具有與_______相同的速度。這樣，赫茲證實(shí)了麥克斯韋的______________，赫茲在人類歷史上首先捕捉到了______________。折射干涉光電磁場(chǎng)理論電磁波[判一判]1．(1)變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。(

)(2)恒定電流周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)又產(chǎn)生電場(chǎng)。(

)(3)電磁波和光在真空中的傳播速度都是3.0×108m/s。(

)×√√知識(shí)點(diǎn)3無線電波的發(fā)射1．發(fā)射電磁波的振蕩電路的特點(diǎn)(1)要有______________的振蕩頻率：頻率_______，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。(2)振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間，因此，采用_______電路。足夠高越高開放2．電磁波的調(diào)制調(diào)制在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使載波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)分類調(diào)幅(AM)使高頻電磁波的_______隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變的調(diào)制技術(shù)調(diào)頻(FM)使高頻電磁波的_______隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變的調(diào)制技術(shù)振幅頻率知識(shí)點(diǎn)4無線電波的接收1．電磁諧振：當(dāng)接收電路的______________跟收到的電磁波的頻率相等時(shí)，電路里激起的感應(yīng)電流最強(qiáng)。2．調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生______________的過程。3．調(diào)諧電路：能夠調(diào)諧的______________。4．解調(diào)：把聲音或圖像信號(hào)從高頻電流中還原出來的過程。調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波。固有頻率電諧振接收電路知識(shí)點(diǎn)5電視廣播的發(fā)射和接收1．高頻電視信號(hào)的傳播方式主要有三種，即地面無線電傳輸、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸以及衛(wèi)星傳輸。2．不同的傳播方式使用不同頻率范圍的電磁波，采用不同的調(diào)制方式。3．電視接收端接收到的高頻電磁波信號(hào)經(jīng)解調(diào)處理，可通過顯示設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像信息。[判一判]2．(1)頻率越高，振蕩電路發(fā)射電磁波本領(lǐng)越大。(

)(2)當(dāng)接收電路的固有頻率和電磁波頻率相同時(shí)，出現(xiàn)電諧振現(xiàn)象。(

)(3)要使電視機(jī)的屏幕上出現(xiàn)圖像，必須將電視機(jī)接收到的無線電信號(hào)解調(diào)。(

)√√√1．(麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論)根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，下列說法正確的是(

)A．變化的電場(chǎng)一定能產(chǎn)生磁場(chǎng)B．變化的磁場(chǎng)一定能產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C．恒定的電場(chǎng)一定能產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)D．恒定的磁場(chǎng)一定能產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)解析：變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生電場(chǎng)，A正確，B錯(cuò)誤；恒定的電(磁)場(chǎng)，不能產(chǎn)生磁(電)場(chǎng)，C、D錯(cuò)誤?！?．(電磁波)關(guān)于電磁波，下列說法正確的是(

)A．只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波B．電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C．均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間形成電磁波D．赫茲證明了電磁波的存在解析：若只有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，而電場(chǎng)和磁場(chǎng)都穩(wěn)定或電場(chǎng)、磁場(chǎng)僅均勻變化都不能產(chǎn)生電磁波，A、C錯(cuò)誤；光也是電磁波，在真空和介質(zhì)中傳播的速度不同，B錯(cuò)誤；赫茲證明了電磁波的存在，D正確?！?．(無線電波的發(fā)射)關(guān)于無線電廣播要進(jìn)行調(diào)制的原因，下列說法正確的是(

)A．經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波才能有效地向外傳播出去B．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波在空間傳播得更快C．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波波長(zhǎng)和頻率不變D．經(jīng)過調(diào)制后的電磁波可以讓節(jié)目更精彩√解析：經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波才能有效地向外傳播出去，A正確；經(jīng)過調(diào)制后的電磁波的波速不變，波長(zhǎng)和頻率可能改變，調(diào)制與節(jié)目是否精彩沒有關(guān)系，B、C、D錯(cuò)誤。4．(無線電波的接收)有一個(gè)LC接收電路，原來接收較低頻率的電磁波，現(xiàn)在要想接收較高頻率的電磁波，下列調(diào)節(jié)正確的是(

)A．增加電源電壓B．使用調(diào)頻的調(diào)制方式C．把可動(dòng)電容器的動(dòng)片適當(dāng)旋出一些D．在線圈中插入鐵芯√探究一對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解【問題導(dǎo)引】

如圖所示，磁鐵相對(duì)閉合線圈上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合線圈中的自由電荷做定向移動(dòng)，是受到什么力的作用？這能否說明變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)？如果沒有導(dǎo)體，情況會(huì)怎樣？提示：磁鐵上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)，說明電荷受到靜電力作用，即導(dǎo)體處在電場(chǎng)中。磁鐵的上、下運(yùn)動(dòng)使線圈處在變化的磁場(chǎng)中，這表明變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生了電場(chǎng)。如果沒有導(dǎo)體，該處仍會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。1．電磁場(chǎng)的產(chǎn)生如果在空間某處有周期性變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)——變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。2．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)3.對(duì)電磁波的理解(1)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播。在真空中，不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)。(2)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小。(3)v＝λf中，f是電磁波的頻率，即為發(fā)射電磁波的LC振蕩電路的頻率，改變L或C即可改變f，從而改變電磁波的波長(zhǎng)λ?！纠?】(多選)根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)。當(dāng)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖所示時(shí)，可能是(

)A．向上方向的磁場(chǎng)在增強(qiáng)B．向上方向的磁場(chǎng)在減弱C．向上方向的磁場(chǎng)先增強(qiáng)，然后反向減弱D．向上方向的磁場(chǎng)先減弱，然后反向增強(qiáng)√√[解析]向上方向的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的增強(qiáng)而方向向下，根據(jù)安培定則，感應(yīng)電流方向如圖中E的方向所示，A正確，B錯(cuò)誤；同理，當(dāng)磁場(chǎng)反向即向下的磁場(chǎng)減弱時(shí)，也會(huì)得到如圖中E的方向，C正確，D錯(cuò)誤。[針對(duì)訓(xùn)練1]

(多選)如圖所示，有一水平放置、內(nèi)壁光滑、絕緣的真空?qǐng)A形管，半徑為R，有一帶正電的粒子靜止在管內(nèi)，整個(gè)裝置處于豎直向上的磁場(chǎng)中，要使帶電粒子由靜止開始沿管做圓周運(yùn)動(dòng)，所加磁場(chǎng)可能是(

)A．勻強(qiáng)磁場(chǎng)B．均勻增加的磁場(chǎng)C．均勻減少的磁場(chǎng)D．由于洛倫茲力不做功，不管加什么磁場(chǎng)都不能使帶電粒子繞管運(yùn)動(dòng)√√解析：磁場(chǎng)對(duì)靜止的電荷不產(chǎn)生力的作用，但當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)可產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)對(duì)帶電粒子產(chǎn)生電場(chǎng)力的作用，帶電粒子在電場(chǎng)力作用下可以產(chǎn)生加速度，故B、C正確。探究二電磁波與機(jī)械波的區(qū)別與聯(lián)系

機(jī)械波與電磁波的區(qū)別與聯(lián)系

機(jī)械波電磁波區(qū)別對(duì)象研究力學(xué)現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象周期性變化的物理量位移隨時(shí)間和空間做周期性變化電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間和空間做周期性變化

機(jī)械波電磁波區(qū)別傳播傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)傳播無須介質(zhì)，在真空中波速總是c，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速與介質(zhì)及頻率都有關(guān)系產(chǎn)生由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生由周期性變化的電流(電磁振蕩)激發(fā)

機(jī)械波電磁波聯(lián)系都具有波的一切特性，例如干涉、衍射、反射、折射等性質(zhì)，它們的波速、波長(zhǎng)與頻率的關(guān)系都是v＝λf，都能傳播能量【例2】(多選)電磁波與聲波比較(

)A．電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)B．由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波速度變小，聲波速度變大C．由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波波長(zhǎng)變小，聲波波長(zhǎng)變大D．電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度，都是由介質(zhì)決定，與頻率無關(guān)√√√【例3】手機(jī)A的號(hào)碼為12345670002，手機(jī)B的號(hào)碼為12345670008，手機(jī)A撥打手機(jī)B時(shí)，手機(jī)B發(fā)出響聲并且顯示屏上顯示A的號(hào)碼為12345670002。若手機(jī)A置于一透明真空罩中，用手機(jī)B撥打手機(jī)A，則(

)A．發(fā)出響聲，并顯示B的號(hào)碼為12345670008B．不發(fā)出響聲，但顯示B的號(hào)碼為12345670008C．不發(fā)出響聲，但顯示B的號(hào)碼為12345670002D．既不發(fā)出響聲，也不顯示號(hào)碼√[解析]電磁波可以在真空中傳播，而聲波傳播則需要介質(zhì)，當(dāng)手機(jī)B撥打手機(jī)A時(shí)(A置于一透明真空罩中)，A能顯示B的號(hào)碼，不能發(fā)出響聲，B正確。[針對(duì)訓(xùn)練2]電磁波與機(jī)械波具有的共同性質(zhì)是(

)A．都是橫波B．都能傳輸能量C．都能在真空中傳播

D．都具有恒定的波速解析：電磁波是橫波，但機(jī)械波有橫波也有縱波，A錯(cuò)誤；機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)，兩者在不同介質(zhì)中波速不同，C、D錯(cuò)誤；電磁波與機(jī)械波具有的共同性質(zhì)是都能傳輸能量，B正確。√探究三無線電波的發(fā)射和接收

1．無線電波的發(fā)射(1)發(fā)射電路的兩個(gè)特點(diǎn)①發(fā)射頻率足夠高。②應(yīng)用開放電路。(2)調(diào)制①使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫作調(diào)制。②調(diào)制方法調(diào)幅：使高頻電磁波的振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變。調(diào)頻：使高頻電磁波的頻率隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變。(3)無線電波的發(fā)射由振蕩器(常用LC振蕩電路)產(chǎn)生高頻振蕩電流，用調(diào)制器將需傳送的電信號(hào)調(diào)制到振蕩電流上，再耦合到一個(gè)開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射出去。2．無線電波的接收(1)電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)的現(xiàn)象，類似于機(jī)械振動(dòng)中的共振。(2)調(diào)諧：使接收電路發(fā)生電諧振的過程。(3)通過解調(diào)獲取信號(hào)①解調(diào)：把聲音或圖像等信號(hào)從高頻振蕩電流中還原出來的過程。②檢波：調(diào)幅波的解調(diào)叫作檢波?！纠?】(多選)關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收，下列說法正確的是(

)A．為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，電路必須是閉合的B．音頻電流的頻率比較低，不能直接用來發(fā)射電磁波C．當(dāng)接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)D．要使電視機(jī)的屏幕上有圖像，必須要有解調(diào)過程√√√[解析]有效發(fā)射電磁波，必須采用開放電路和高頻發(fā)射；一般的音頻電流的頻率較低，不能直接用來發(fā)射電磁波；電磁波接收原理是一種叫電諧振的現(xiàn)象，與機(jī)械振動(dòng)中的共振有些相似；電視機(jī)顯示圖像時(shí)，必須通過解調(diào)過程，把有效的信號(hào)從高頻調(diào)制信號(hào)中取出來，否則就不能顯示，故A錯(cuò)誤，B、C、D正確。【例5】(2022·浙江麗水期中)圖為磁共振無線充電的示意圖，當(dāng)接收電路的固有頻率與發(fā)射電路線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)振動(dòng)頻率一致的時(shí)候，產(chǎn)生磁共振，從而進(jìn)行能量的傳遞。該過程類似于無線電發(fā)射與接收環(huán)節(jié)中的(

)A．調(diào)幅 B．調(diào)頻C．調(diào)諧

D．解調(diào)√[解析]電子調(diào)諧是指調(diào)節(jié)一個(gè)振蕩電路的頻率使它與另一個(gè)正在發(fā)生振蕩的振蕩電路(或電磁波)發(fā)生諧振，所以C正確，A、B、