第四章 第2节&第3节 电磁场与电磁波 无线电波的发射和接收-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（人教版）

第2节　电磁场与电磁波 第3节　无线电波的发射和接收 [学习目标要求]　1.理解麦克斯韦电磁场理论的两个要点，了解电磁场与电磁波的联系和区别以及电磁波的特点。2.了解赫兹实验的原理及意义。3.知道有效发射电磁波的条件，知道调制的概念及调制的两种方法。4.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，了解什么是调谐和解调。 　电磁场 1．变化的磁场产生电场 (1)实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。 (2)麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动。 (3)实质：变化的磁场产生了电场。 2．变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场。 3．变化的电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分割的统一的电磁场。 [判一判] (1)变化的电场一定产生变化的磁场。(×) (2)磁场一定可以产生电场，电场也一定可以产生磁场。(×) 　电磁波 1．电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 2．电磁波的特点 (1)电磁波在空间传播不需要介质。 (2)电磁波是横波：电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。 (3)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。 3．电磁波具有能量 电磁场的转换就是电场能量与磁场能量的转换，电磁波的发射过程是辐射能量的过程，传播过程是能量传播的过程。 [练一练] 下列关于电磁波的说法正确的是(　　) A．做简谐运动的电荷可以在周围的空间产生电磁波 B．电磁波不具有能量 C．麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在 D．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 解析：A　根据麦克斯韦的电磁场理论可知，做简谐运动的电荷会在空间产生变化的电磁场，变化的电磁场在空间传播，形成电磁波，故A项正确；电磁波能够传播能量，说明电磁波具有能量，故B项错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故C项错误；恒定电场和恒定磁场不能产生电磁波，故D项错误。 　无线电波的发射和接收 1．无线电波的发射 (1)要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点。 第一，要有足够高的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大。 第二，振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。 (2)调制 ①定义：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术。 ②分类 2．无线电波的接收 (1)原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，因此，空中的导体可以用来接收电磁波。 (2)电谐振与调谐 ①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。 ②调谐：使接收电路产生电谐振的过程。 (3)解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程，它是调制的逆过程。 (4)检波：调幅波的解调。 3．电视广播的发射和接收 (1)发射：电视广播信号是一种无线电信号。现代电视发射系统中，首先将景物的光信号转变为电信号，通过载波将信号调制成高频信号再进行传播。 (2)传播方式：地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输。 (3)接收：电视接收端，接收到高频电磁波信号后，经过解调处理，就可以将得到的信号通过显示设备转变为图像信息。 [想一想] 卫星接收天线如图所示，在接收电磁波时，选择特定频率电磁波的原理是什么？ 提示：电谐振原理。 学习任务一　麦克斯韦电磁场理论 [思维深化] 对麦克斯韦电磁场理论的理解 (1)变化的磁场产生电场 ①均匀变化的磁场产生恒定的电场。 ②非均匀变化的磁场产生变化的电场。 ③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场。 (2)变化的电场产生磁场 ①均匀变化的电场产生恒定的磁场。 ②非均匀变化的电场产生变化的磁场。 ③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。 　根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　) A．恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场 B．变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场 C．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场 D．均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，均匀变化的磁场周围产生恒定的电场 解析：D　麦克斯韦的电磁场理论的核心内容是：变化的电场周围产生磁场；变化的磁场周围产生电场。对此理论全面正确的理解为：恒定的电场周围不产生磁场；变化的电场周围可以产生变化的磁场，也可以产生不变化的磁场；均匀变化的电场周围产生恒定的磁场。变化的磁场产生电场的规律与以上类似。故正确答案为D。 [针对训练] 1．在下图所示的四种磁场情况