4.4 无线电波的发射、传播与接收 4.5 无线电波与移动互联网 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

第四章 电磁振荡与电磁波 4、5 无线电波的发射、传播与接收 无线电波与移动互联网 了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用。 知道有效地发射电磁波的两个条件，了解无线电波的特点及传播规律。 02 01 体会电磁波的应用对社会发展的推动作用。 03 不断调整天线的位置，才能看到电视画面，这是为什么呢？ 情境导入 白天施烟，夜间点火——烽火台 古人传递重要信息方式 邮筒也是古老信息传递方式的传承 电报是古老信息传递方式的传承 现代人信息传递重要方式 周期性变化的电场 周期性变化的磁场 …… 电磁波 周期性变化的电场 周期性变化的磁场 麦克斯韦推断 你知道声音和图片是如何加载到电磁波里的吗? 知识回顾 01 无线电波的发射 答案　在电磁振荡过程中，电场能和磁场能的相互转化主要是在电路内部完成的，辐射出去的能量很少，不能有效地发射电磁波。 在如图所示的普通LC振荡电路中能否有效地发射电磁波？ 电场 磁场 观察与思考 有效发射电磁波的条件 1.采用开放的发射电路 可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间， 天线和地线可组成开放的发射电路。 开放电路 开放 开放 由闭合电路变成开放电路，振荡电路成为一条导线 核心知识 有效发射电磁波的条件 1.采用开放的发射电路 天线：线圈的另一端与空中的天线相连 地线：线圈的一端用导线与大地相连 天线、大地构成巨大的电容 有效发射无线电波 核心知识 有效发射电磁波的条件 2.要有足够高的振荡频率 频率越高，发射电磁波的本领就越大。 ①减小电容C：增大板间距d，减小正对面积S ②减小自感系数L 核心知识 载波：用来“运载”信号的高频等幅波 如何有效地传递人们所需要的信息？ 奔驰的列车 载波 如何将声音、图片等信息加载到电磁波中呢？ 核心知识 电磁波的调制 1.定义： 把传递的信号“加”到载波上的过程叫作调制。 2.调制的分类： 音频（低频信号） + →AM调制 载波（高频载波） 携带信息的电磁波 调幅：使高频振荡的振幅随信号而变 核心知识 电磁波的调制 2.调制的分类： 调频：使高频振荡的频率随信号而变 调幅：使高频振荡的振幅随信号而变 音频（低频信号） + →FM调制 载波（高频载波） 携带信息电磁波 核心知识 1.(多选)为了有效地把磁场的能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间。除了采用开放的发射电路，还需要加上行之有效的办法是 A.增大电容器极板间的距离 B.减小电容器极板的正对面积 C.减小线圈的匝数 D.采用低频振荡电流 √ √ √ 例题 有效发射电磁波的条件是高频率和开放的发射电路，要提高频率，由f=可知，应减小L或减小C，L与线圈匝数及有无铁芯等有关，C与电容器极板间距，极板正对面积有关，可知A、B、C正确。 2.(多选)如图为无线电波实际发射过程的示意图，如图甲、乙、丙所示为发射过程产生的电流图像，关于这三种图像，下列说法中正确的是 A.图甲为高频振荡器产生的高频等幅振荡电流 B.图乙可能为人对着话筒说话时产生的低频信号 C.图丙表示高频电磁波的振幅随信号的强弱而变 D.图丙表示高频电磁波的频率随信号的强弱而变 √ √ √ 例题 由高频振荡器产生的高频振荡电流如题图甲所示，选项A正确； 题图乙可能为人对着话筒说话时产生的低频信号，选项B正确； 题图丙的调制方法是调幅，可以使载波的振幅随信号的强弱而变，选项C正确，D错误。 思考： 空间中存在各种电磁波，怎样接收到需要的电磁波呢？ 怎样从电磁波中得到信息的？ 02 无线电波的传播和接收 无线电波与移动互联网 长波：波长较长，容易产生衍射现象。 长波在地面传播时能绕过障碍物 （大山、高大建筑物……） 长波容易被电离层吸收； 短波容易被电离层反射； 微波容易穿过电离层。 常见的无线电波 地波： 无线电波的三种主要传播方式 适用波段：长波、中波、中短波。波长长，易绕过地面障碍物传播 缺点：传播过程中能量损失大，传播距离短 天波： 适用波段：短波。波长短于10 m的微波将穿过电离层，波长超过 3 000 m的长波会被电离层吸收 缺点：受太阳辐射等影响大，信号不稳定 核心知识 直线传播： 无线电波的三种主要传播方式 适用波段：微波。微波不能以地波的形式传播(不容易发生明显衍 射)，也不宜以天波的形式传播(能穿透电离层) 缺点：一般传播距离只有几十千米，远距离通信时需要中继站 思考：如何选择我们需要的电磁波呢？ 核心知识 无线电波的接收 接收原理： 电磁波在空间传播中遇到导体时，会在导体里产生感应出振荡电流，空中的导体可以用来接收电磁波，这个导体就是接收天线。 鱼骨天线 卫星接收天线 各种信号 核心知识 无线电波的接收 电磁谐振： 当振荡电路的固有频率与传播来的电磁波的频率相等时，电路中激起的感应电流最强，这种现象叫作电磁谐振，也称为电谐振。相当于机械振荡中的共振 。 核心知识 无线电波的接收 接收方法： 调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路 调幅波 调频波 需要的电磁波 调节固有频率 电谐振 核心知识 无线电波的接收 接收方法： 解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程。调幅波的解调也叫检波。 携带信息电磁波 检波 滤波 音频信号 核心知识 无线电波的发射和接收全过程 调制 发射 解调 调谐 传播 信号 电磁波与信息技术的演变 无线电波与移动互联网 1895年，波波夫和马可尼的无线电报机问世，开创了无线通信的先河 核心知识 电磁波与信息技术的演变 无线电波与移动互联网 世纪之交，互联网走进我们的生活。如今，人类迈入移动互联时代 核心知识 手机是怎样实现彼此通信的呢？ 你听说过蜂窝系统吗？ 据统计，2017年末我国手机用户达到141749 万户，手机普及率上升至102.5部/百人；全年互联网上网人数7.72亿，其中手机上网人数7.53亿，移动互联网接入流量246亿GB。手机已不仅仅是语音通话的工具，它还是一个移动的网络终端，成为我们工作、生活不可或缺的一部分。 思考与讨论 蜂窝系统 无线电波与移动互联网 要让手机与其他网络终端实现信息传递，需要借助基站实现。每一个基站的工作范围经过合理调配后呈正六边形，排列起来像蜂窝一样 核心知识 你使用过Wi-Fi吗？ 它是怎样实现短距离的高速无线数据传输的？ 用无线路由器搭设了无线局域网，手机也可以通过登录无线局域网的方式连接互联网，这样的技术叫作Wi-Fi 思考与讨论 网络协议 无线电波与移动互联网 设备之间要实现数据传播，要遵循一个共同的约定，按照一定的标准行事，这样的约定叫作协议或标准。设备间连接的方式常见的有：Wi－Fi、蓝牙和近场通信(NFC)等。 核心知识 用电磁波传递二进制数据 无线电波与移动互联网 用幅度恒定的脉冲电压表示的数字信号，包含二进制数据，用这样的信号对载波进行调制后，形成调幅波或调频波向外传播。 核心知识 移动通信的过程如图所示。 (1)两个人在同一地点用手机通话时，信号是直接相互传播的吗？ 答案　不是。两个人在同一地点用手机通话时，信号也要通过附近的基站传到总机，总机对信号处理后再传给基站发射出来，由另一手机接收。不过此时两手机共用一个基站。 (2)电磁波信号是采用哪种方式进行传播的？ 答案　移动通信中的电磁波信号采用直线传播的方式，所以要建设许多的基站。 思考与讨论 3.(来自鲁科教材改编)电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为 A.天线处于变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过 馈线输送给LC电路 B.天线只处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过 馈线输送给LC电路 C.天线只是有选择地接收某电视台信号，而其他电视台信号则不接收 D.天线将电磁波传输到电视机内 √ 例题 室外天线处于变化的电磁场中，天线产生了感应电流，此电流通过馈线输送给LC电路，此电流中包括空间各电视台信号激起的电流，但只有频率与调谐电路频率相等的电信号对应电流最强，然后再通过解调处理输送给后面的电路，故A正确，B、C、D错误。 4.有波长分别为290 m，397 m、566 m的无线电波同时传向收音机的接收天线，当把收音机的调谐电路的频率调到756 kHz时，问： (1)哪种波长的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强？ 答案　根据公式f=，得λ== m≈397 m，当把收音机的调谐电路的频率调到756 kHz时，波长为397 m的无线电波在收音机中产生的振荡电流最强。 例题 (2)如果想接收到波长为290 m的无线电波，应该把调谐电路中可调电容器的电容调大一些还是调小一些？ 答案　由(1)可知，要接收波长为290 m的无线电波，应增大调谐电路的固有频率，依据公式f=，可知应把调谐电路中可调电容器的电容调小一些。 例题 调谐电路的调节，要特别注意以下问题： 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。 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。 总结提升 (2025·重庆市沙坪坝区高二期中)重庆音乐广播电台频率为FM88.1 MHz，重庆交通广播电台频率为FM95.5 MHz。小张同学在选修课上制作了一个简单的LC接收电路来接收电台信号，在收听节目时，他想从重庆音乐广播电台调为重庆交通广播电台，下列可以实现的是 A.对接收信号进行调制 B.增大电容器两端的电压 C.减小电容器的正对面积 D.减小电容器两极板间的距离 √ 针对训练 由f=可知，他想从重庆音乐广播电台调为重庆交通广播电台，需要使频率变大，即L或C变小。对接收信号进行调制，不改变L、C，故A不符合题意； 增大电容器两端的电压，不改变L、C，故B不符合题意； 减小电容器的正对面积，根据C=可知，C变小，频率变大，故C符合题意； 减小电容器两极板间的距离，根据C=可知，C变大，频率变小，故D不符合题意。 无线电波的发射和接收 无线电波的发射 条件 有足够高的振荡频率 开放电路 无线电波的调制 调幅 调频 无线电波的接收 接收原理和设备 调谐 解调和接收 无线电波与移动互联网 调制 电磁波与信息技术的演变 蜂窝系统 网络协议 用电磁波传递二进制数据 课堂小结 本 课 结 束 Keep Thinking! $