4.3无线电波的发射和接收-2023-2024学年高二物理备课必备讲义（人教版2019选择性必修第二册）

第四章 电磁振荡与电磁波 第3节 无线电波的发射和接收 【科技前沿】5G——第五代移动通信技术 第五代移动通信技术是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，5G通讯设施是实现人机物互联的网络基础设施。 5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清(3D)视频等更加身临其境的极致业务体验，更要解决人与物、物与物通信问题，满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用需求。最终，5G将渗透到经济社会的各行业各领域，成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施。 【核心素养目标】 物理观念 知道有效发射电磁波的两个条件. 科学思维 了解无线电波的特点及传播规律. 科学探究 了解调制(调幅、调频)、电谐振、调谐、解调在电磁波发射、接收过程中的作用． 科学态度与责任 通过无线电波的发射和接收知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 知识点一　无线电波的发射 【情境导入】 1895年， 一位年轻的意大利人马可尼(公元1874－1937年)发明了无线电通信技术。从此，携带了人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线，就可以在遥远的地方互通信息。电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？　 【知识梳理】 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 ，频率越 ，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 电路． 2．实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与 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 相连． 3．电磁波的调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种 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 随信号的强弱而变的调制方法． (2)调频(FM)：使高频电磁波的 随信号的强弱而变的调制方法． 【重难诠释】 1．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．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，如图所示． ②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，如图所示． 【典例精析】 例1．某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，能发射电磁波的电场是哪一种（　　） A．   B．   C．   D．   知识点二　无线电波的接收 【情境导入】 【知识梳理】 1．接收原理：电磁波在传播时如果遇到 ，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 ． 2．电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率 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 ． (1)调谐：使接收电路产生 的过程． (2)解调：把声音或图像信号从 中还原出来的过程．调幅波的解调也叫检波． 【重难诠释】 1．无线电波的接收原理 利用电磁感应在接收电路产生和电磁波同频率的电流． 2．方法 (1)利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强． (2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来． (3)调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程． 【典例精析】 例2．某同学自己绕制天线线圈，制作一个最简单的收音机，用来收听中波的无线电广播。他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。为了收到这个电台，他应该（　　） A．增加线圈匝数 B．减小线圈匝数 C．换用其他材料的线圈 D．换一个信号更好的位置 【规律方法】 调谐电路的调节，要特别注意以下问题 1．调节方向：由题中情景准确判断出电路的固有频率应该调大还是调小． 2．频率公式f＝，根据(1)中的调节方向，可进一步准确判定电容C和电感L是该调大还是调小． 知识点三　电视广播的发射和接收 【知识梳理】 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 信号再进行传播． 2．高频电视信号的三种传播方式：地面 传输、有线网络传输以及 传输． 3