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第三节电磁波的发射和接收课标解读明确要求把握方向学业有成1．理解振荡电路、振荡电流及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程．2．了解电磁振荡的周期和频率，会求LC电路的周期和频率．3．了解电磁波的发射、传播和接收过程，了解无线电通信的基本原理．4．知道调制、调幅、调频、调谐、解调的概念．5．能联系周边生活，了解无线通信在生活中的应用．教材知识梳理感受自主学习收获成果一、电磁振荡的产生1．振荡电流和振荡电路(1)振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流．(2)振荡电路：产生振荡电流的电路．基本的振荡电路为LC振荡电路．2．电磁振荡的过程放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，电容器极板上的电荷量逐渐变小，电容器里的电场逐渐减弱．线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能，振荡电流逐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能．充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持原来的方向逐渐减小，电容器将进行反向充电，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小．充电完毕，电流减小为零，磁场能全部转化为电场能．此后，这样充电和放电的过程反复进行下去．3．电磁振荡的实质在电磁振荡过程中，电容器极板上的电荷量、电路中的电流、与振荡电流相联系的电场和磁场周期性变化，电场能和磁场能周期性转化．二、电磁振荡的周期和频率1．电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间．2．电磁振荡的频率f：1s内完成周期性变化的次数．3．LC电路的周期(频率)公式周期、频率公式：T＝2πLC，f＝12πLC，其中：周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．三、无线电波的发射1．有效地向外发射电磁波时，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，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，采用开放电路．2．电磁波的调制四、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的现象．(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．无线电波技术上把波长大于1mm的电磁波称做无线电波，并按波长把无线电波分为若干波段：长波、中波、中短波、短波、微波．知识图解教材拓展提升欲穷千里目更上一层楼一、电磁振荡的产生和过程1．振荡电流的产生和过程(1)振荡起始，如图所示．将开关S掷向a使容器充电，待充电完毕后，将开关S掷向b，这一时刻起电容器开始放电，这时瞬间电路中电流为零，此时电容器里的电场为最强，电场能为最大，电路中的全部能量以电势能的形式储存在电容器的电场中．(2)放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，电容器极板上的电荷逐渐减少，电容器里的电场逐渐减弱．线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能．放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能．(3)充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持原来的方向，大小逐渐减小，电容器将进行充电，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，充电完毕，电流减小到零．磁场能全部转化成电场能．(4)反向放电：放电完毕，再充电，这样不断循环，电路中出现电磁振荡．2．电磁振荡在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，极板间的电压，电路中的电流以及电容器两极板间的电场，线圈里的磁场，都发生周期性的变化的现象，叫做电磁振荡．3．电磁振荡中的电流i、极板间电压U、极板上的电量q、电场能和磁场能之间的对应关系，如图所示．时刻t0T/4T/23T/4T电荷量q最多0最多0最多电压U最大0最大0最大电场能EE最大0最大0最大电流i0最大0最大0磁场能EB0最大0最大04.极板间电压U、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图象如图所示．5．阻尼振荡和无阻尼振荡(1)无阻尼振荡：没有能量损耗的电磁振荡．无阻尼振荡必是等幅振荡，如图(左)所示．(2)阻尼振荡：有能量损耗的振荡，若能量得不到补充，振幅会逐渐减小，如图(右)所示．二、LC振荡电路的周期和频率1．周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间，用T表示．2．频率：一秒钟内电磁振荡完成周期性变化的次数，用f表示．3．影响周期或频率的因素：电容或电感增加时，周期变长，频率变低；电容或电感减小时，周期变短，频率变高．4．公式T＝2πLC，f＝12πLC其中L为线圈的自感系数，C为电容器的电容，L的单位亨利(H)，C的单位法拉(F)，T的单位秒(s)，f的单位赫兹(Hz)．三、电磁波的发射和接收1．电磁波的发射有效发射电磁波，振荡电路必须具有的特点：第一，要有足够高的振荡频率，理论研究表明：振荡电路向外辐射能量的本领与振荡频率密切相关，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．用开放电路可以有效地把电磁波发射出去，如图表示发射电路由闭合电路转化为开放电路．发射电路由闭合电路变成开放电路2．无线电波的发射与调制在电磁波的发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制．如图所示为调制的装置．(1)调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变，这种调制方法叫做调幅(Am)．如图所示．(2)调频：使高频电磁波的频率随信号而改变，叫做调频，如图所示．(3)电磁波的发射方框图．3．无线电波的接收(1)电谐振：当接收电路的固有频率跟接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，这种现象叫做电谐振．电谐振是电磁学上的共振现象．(2)调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫调谐．能够调谐的接收电路叫调谐电路，调谐的方法一般是改变电路中的L或C.(3)解调：从接收到的高频电磁波中还原出所携带的信号波，叫做解调，调幅波的解调也叫检波．4．电磁波的波段划分波长大于1mm的电磁波叫无线电波，无线电波可以分为若干波段，不同波段的无线电波的传播特点不一样．发射和接收所用的设备和技术也不相同，因此有不同的用途．见下表．典例分析举一反三触类旁通一、电磁波的发射和接收【例1】(多选题)要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采用的措施是()A．增大电容器极板间距离B．使振荡电容器的正对面积足够大C．尽可能使电场和磁场分散开D．增加回路中的电容和电感【解析】要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应从两个方面考虑，一是提高振荡频率；二是使磁场和电场尽可能分散开，所以C正确；由f＝12πLC可知，当增大电容器极板间距离时，C变小，f增大，A正确；使电容器正对面积变大，C变大，f变小，B选项错误，D选项也是错误的．【答案】AC巩固练习1(多选题)调谐电路的可变电容的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频电台发出的电信号，要收到电信号，应()A．增大调谐电路中线圈的匝数B．加大电源电压C．减少调谐电路中线圈的匝数D．将线圈中的铁芯取走解析当调谐电路的固有频率等于接收电磁波的频率时，发生电谐振才能较好地收到电台信号，本题中收不到信号的原因是调谐电路的固有频率低．由f＝12πLC可知，在C无法调节的情况下，可减小L以提高f，故C、D选项正确．答案CD