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

物理第四章電磁振蕩與電磁波第2節(jié)電磁場與電磁波第3節(jié)無線電波的發(fā)射和接收[學習目標]1．了解麥克斯韋電磁場理論的基本觀點以及在物理學發(fā)展史上的意義。2．了解電磁波的特點及其發(fā)展過程，通過電磁波體會電磁場的物理性質。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必備知識素養(yǎng)奠基02關鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達標知識點1電磁場1．麥克斯韋電磁理論的兩個基本假設(1)變化的磁場能夠在周圍空間產生_______。(2)變化的電場能夠在周圍空間產生_______。2．電磁場：變化的電場和磁場總是相互聯系的，形成不可分割的統一體，叫作電磁場。電場磁場知識點2電磁波1．電磁波的產生：如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場，就會在周圍引起變化的磁場，變化的電場和磁場又會在較遠的空間引起新的變化的電場和磁場。這樣變化的_______和_______由近及遠地向周圍傳播，形成了電磁波。2．電磁波的特點(1)電磁波在空間傳播不需要_______；(2)電磁波是_______。電場磁場介質橫波3．赫茲的電火花赫茲做了一系列的實驗，觀察到了電磁波的反射、_______、_______、偏振和衍射等現象。并通過測量證明，電磁波在真空中具有與_______相同的速度。這樣，赫茲證實了麥克斯韋的______________，赫茲在人類歷史上首先捕捉到了______________。折射干涉光電磁場理論電磁波[判一判]1．(1)變化的電場一定產生變化的磁場。(

)(2)恒定電流周圍產生磁場，磁場又產生電場。(

)(3)電磁波和光在真空中的傳播速度都是3.0×108m/s。(

)×√√知識點3無線電波的發(fā)射1．發(fā)射電磁波的振蕩電路的特點(1)要有______________的振蕩頻率：頻率_______，發(fā)射電磁波的本領越大。(2)振蕩電路的電場和磁場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．電磁波的調制調制在電磁波發(fā)射技術中，使載波隨各種信號而改變的技術分類調幅(AM)使高頻電磁波的_______隨信號的強弱而變的調制技術調頻(FM)使高頻電磁波的_______隨信號的強弱而變的調制技術振幅頻率知識點4無線電波的接收1．電磁諧振：當接收電路的______________跟收到的電磁波的頻率相等時，電路里激起的感應電流最強。2．調諧：使接收電路產生______________的過程。3．調諧電路：能夠調諧的______________。4．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。固有頻率電諧振接收電路知識點5電視廣播的發(fā)射和接收1．高頻電視信號的傳播方式主要有三種，即地面無線電傳輸、有線網絡傳輸以及衛(wèi)星傳輸。2．不同的傳播方式使用不同頻率范圍的電磁波，采用不同的調制方式。3．電視接收端接收到的高頻電磁波信號經解調處理，可通過顯示設備轉變?yōu)閳D像信息。[判一判]2．(1)頻率越高，振蕩電路發(fā)射電磁波本領越大。(

)(2)當接收電路的固有頻率和電磁波頻率相同時，出現電諧振現象。(

)(3)要使電視機的屏幕上出現圖像，必須將電視機接收到的無線電信號解調。(

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

)A．變化的電場一定能產生磁場B．變化的磁場一定能產生變化的電場C．恒定的電場一定能產生恒定的磁場D．恒定的磁場一定能產生恒定的電場解析：變化的電場一定產生磁場，變化的磁場一定產生電場，A正確，B錯誤；恒定的電(磁)場，不能產生磁(電)場，C、D錯誤。√2．(電磁波)關于電磁波，下列說法正確的是(

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

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

)A．增加電源電壓B．使用調頻的調制方式C．把可動電容器的動片適當旋出一些D．在線圈中插入鐵芯√探究一對麥克斯韋電磁場理論的理解【問題導引】

如圖所示，磁鐵相對閉合線圈上下運動時，閉合線圈中的自由電荷做定向移動，是受到什么力的作用？這能否說明變化的磁場產生了電場？如果沒有導體，情況會怎樣？提示：磁鐵上、下運動時，導體中自由電荷定向移動，說明電荷受到靜電力作用，即導體處在電場中。磁鐵的上、下運動使線圈處在變化的磁場中，這表明變化的磁場周圍產生了電場。如果沒有導體，該處仍會產生電場。1．電磁場的產生如果在空間某處有周期性變化的電場，那么這個變化的電場就在它周圍空間產生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產生變化的電場——變化的電場和變化的磁場是相互聯系著的，形成不可分割的統一體，這就是電磁場。2．對麥克斯韋電磁場理論的理解恒定的電場不產生磁場恒定的磁場不產生電場均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場不均勻變化的電場在周圍空間產生變化的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產生變化的電場振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產生同頻率的振蕩電場3.對電磁波的理解(1)電磁波的傳播不需要介質，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λ?！纠?】(多選)根據麥克斯韋電磁場理論，變化的磁場可以產生電場。當產生的電場的電場線如圖所示時，可能是(

)A．向上方向的磁場在增強B．向上方向的磁場在減弱C．向上方向的磁場先增強，然后反向減弱D．向上方向的磁場先減弱，然后反向增強√√[解析]向上方向的磁場增強時，感應電流的磁場阻礙原磁場的增強而方向向下，根據安培定則，感應電流方向如圖中E的方向所示，A正確，B錯誤；同理，當磁場反向即向下的磁場減弱時，也會得到如圖中E的方向，C正確，D錯誤。[針對訓練1]

(多選)如圖所示，有一水平放置、內壁光滑、絕緣的真空圓形管，半徑為R，有一帶正電的粒子靜止在管內，整個裝置處于豎直向上的磁場中，要使帶電粒子由靜止開始沿管做圓周運動，所加磁場可能是(

)A．勻強磁場B．均勻增加的磁場C．均勻減少的磁場D．由于洛倫茲力不做功，不管加什么磁場都不能使帶電粒子繞管運動√√解析：磁場對靜止的電荷不產生力的作用，但當磁場變化時可產生電場，電場對帶電粒子產生電場力的作用，帶電粒子在電場力作用下可以產生加速度，故B、C正確。探究二電磁波與機械波的區(qū)別與聯系

機械波與電磁波的區(qū)別與聯系

機械波電磁波區(qū)別對象研究力學現象研究電磁現象周期性變化的物理量位移隨時間和空間做周期性變化電場強度E和磁感應強度B隨時間和空間做周期性變化

機械波電磁波區(qū)別傳播傳播需要介質，波速與介質有關，與頻率無關傳播無須介質，在真空中波速總是c，在介質中傳播時，波速與介質及頻率都有關系產生由質點(波源)的振動產生由周期性變化的電流(電磁振蕩)激發(fā)

機械波電磁波聯系都具有波的一切特性，例如干涉、衍射、反射、折射等性質，它們的波速、波長與頻率的關系都是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，聲波的傳播需要介質B．由空氣進入水中時，電磁波速度變小，聲波速度變大C．由空氣進入水中時，電磁波波長變小，聲波波長變大D．電磁波和聲波在介質中的傳播速度，都是由介質決定，與頻率無關√√√【例3】手機A的號碼為12345670002，手機B的號碼為12345670008，手機A撥打手機B時，手機B發(fā)出響聲并且顯示屏上顯示A的號碼為12345670002。若手機A置于一透明真空罩中，用手機B撥打手機A，則(

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

)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，但機械波有橫波也有縱波，A錯誤；機械波的傳播需要介質，兩者在不同介質中波速不同，C、D錯誤；電磁波與機械波具有的共同性質是都能傳輸能量，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)射電路的兩個特點①發(fā)射頻率足夠高。②應用開放電路。(2)調制①使電磁波隨各種信號而改變的技術叫作調制。②調制方法調幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變。調頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變。(3)無線電波的發(fā)射由振蕩器(常用LC振蕩電路)產生高頻振蕩電流，用調制器將需傳送的電信號調制到振蕩電流上，再耦合到一個開放電路中激發(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：當接收電路的固有頻率跟接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的現象，類似于機械振動中的共振。(2)調諧：使接收電路發(fā)生電諧振的過程。(3)通過解調獲取信號①解調：把聲音或圖像等信號從高頻振蕩電流中還原出來的過程。②檢波：調幅波的解調叫作檢波。【例4】(多選)關于電磁波的發(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．當接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時，接收電路產生的振蕩電流最強D．要使電視機的屏幕上有圖像，必須要有解調過程√√√[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象，與機械振動中的共振有些相似；電視機顯示圖像時，必須通過解調過程，把有效的信號從高頻調制信號中取出來，否則就不能顯示，故A錯誤，B、C、D正確?！纠?】(2022·浙江麗水期中)圖為磁共振無線充電的示意圖，當接收電路的固有頻率與發(fā)射電路線圈產生的磁場振動頻率一致的時候，產生磁共振，從而進行能量的傳遞。該過程類似于無線電發(fā)射與接收環(huán)節(jié)中的(

)A．調幅 B．調頻C．調諧

D．解調√[解析]電子調諧是指調節(jié)一個振蕩電路的頻率使它與另一個正在發(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、