高中物理 第十四章 电磁波 3 电磁波的发射和接收课堂探究学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理学案VIP免费

3．电磁波的发射和接收课堂探究一、有效地发射电磁波的两个条件1．高频电路：理论研究证明了发射电磁波的功率与振荡频率的四次方成正比，频率越高，发射电磁波的本领就越大，所以采用高频电路。2．开放电路：振荡电路中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。实际的开放电路由天线、线圈和地线组成，天线相当于电容器的一个极板，大地是另一个极板，这样做有两个好处，一是满足开放的条件，让电场和磁场尽可能地分散到更大的空间，二是电容器的电容非常小，可以产生高频率。当振荡电路变成开放电路时，由于匝数减少，则自感系数L减小。由于正对面积减小，距离增大，电容器的电容减小。由f＝可知，频率增大，故辐射本领增强。二、对电谐振及其作用的理解世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号，如果不加选择全部接收下来，那必然是一片混乱，分辨不清。因此接收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台。在无线电技术中利用电谐振(类似于机械振动中的共振)达到目的。使接收电路中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。如图所示，调节电容器的电容，当该LC振荡电路的固有频率与某电台的频率相同时，这个电台的电磁波在电路中激起的感应电流最强，这样就选出了这个电台。收音机一般是通过改变电容来调谐，而电视机一般通过改变电感来调谐。三、无线电波的分类λ>1mm的电磁波叫无线电波。无线电波可以分成若干波段。波段波长/m频率/MHz传播方式主要用途长波30000～30000.01～0.1地波调幅(AM)广播、导航中波3000～2000.1～1.5地波和天波调幅(AM)广播、电报、通信中短波200～501.5～6短波50～106～30天波微波米波(VHF)10～130～300近似直线传播调频(FM)广播、电视、导航分米波(UHF)1～0.1300～3000直线传播电视、雷达、导航厘米波0.1～0.013000～30000毫米波0.01～0．00130000～3001000无线电波是无线电技术中使用的电磁波，其波长范围从几毫米到几十千米，按波长分成若干个波段，各个波段有其不同的主要用途。类型一理解有效发射电磁波的条件【例1】要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施有()。A．增加辐射波的波长B．使振荡电容器的正对面积足够小C．尽可能使电场和磁场分散开D．增加电路中的电容和电感解析：理论证明，电磁波发射本领(功率)与f成正比，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路。f＝，C＝，要使f增大，应减小L或C，通过选择，只有B项符合题意。答案：B题后反思：只要熟练掌握有效发射电磁波的条件和振荡频率的表达式，该题便可以解决。类型二电磁波接收端的有关计算【例2】一台收音机的接收频率范围从f1＝2.2MHz到f2＝22MHz。设这台收音机能接收的相应波长范围从λ1到λ2，调谐电容器的相应电容变化范围从C1到C2。那么波长之比为多少？电容之比为多少？解析：波长公式：λ＝，因电磁波的波速等于光速，由此可知波长与频率成反比，所以＝＝＝。再根据电磁振荡公式：f＝，收音机接收电路中的L是固定的，所以频率跟电容器的电容平方根成反比，即＝，整理可得：＝＝。答案：10∶1100∶1题后反思：(1)LC振荡电路是最简单的电磁振荡电路，也是无线电技术中最常见的振荡电路，所以要熟记它的周期和频率公式。(2)调谐电路与发射无线电波的电路都是开放的LC电路，但前者电路的固有频率是可变的，后者电路的固有频率是固定的。2