1、第十四章电磁波 14.2 电磁震荡 14.3 电磁波的发射和接受 【教学目标】 1知道什么是 LC 振荡电路和振荡电流。 2知道 LC 回路中振荡电流的产生过程。 3知道 LC 回路的周期和频率公式。 4知道什么样的电磁振荡和电路有利于向外发射电磁波。 5了解利用电磁波传递信号要对电磁波进行调制，调制方法有两种：调幅和调频。 知道什么是调制、什么是调幅和调频。 6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。 重点：知道什么是调制、什么是调幅和调频。了解什么是调谐和解 难点：知道产生电磁振荡过程中，LC 振荡电路中的能量转换情况 【自主预习】 1.大小和方向
2、都做周期性迅速变化的电流，叫做_电流，产生_的电路 叫做振荡电路。 2由_和_组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为 LC 振荡电路。 3在 LC 振荡电路中，通过电容器不断地_，从而使电路中出现了大小、方向 都在变化的电流，即振荡电流。当电容器放电结束时，电路中的_最大，_ 最小；当电容器充电结束时，电路中的_能最大，_能最小。 4.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 _。第二，振荡电路的电场和磁场必须分散到_的空间，这样才能有效地把 能量辐射出去。 5实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫做_； 线圈的另一端与高高地架在空中的_相连。 6
3、在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做_。 7一种调制的方法是使高频电磁波的_随信号的强弱而变，这种调制叫做调幅 (AM)；另一种调制的方法是使高频电磁波的_随信号的强弱而变，这种调制叫做调 频(FM)。 8当接收电路的_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，这种现象叫做_。使接收电路产生_的过程叫做调谐。 9使声音或图像信号从高频电流中还原出来，这个过程是_的逆过程，叫做 _。调幅波的_也叫检波。 10. (1)无线电波 无线电波：无线电技术中使用的波长大于 1 mm 的电磁波。 无线电波的波长范围从几毫米到几十千米。 无线电波按波长(或频率)分成若
4、干个波段，各个波段有其不同的主要用途。 (2)有效发射电磁波的条件 要有足够高的振荡频率。 采用开放电路 。 11. 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，这种现象叫电谐振。 (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做调谐电路。 选修 3-4 调谐的方法一般是改变电路的 L 或 C。 (3) 解调：要使声音或图像信号从高频电流中还原出来，这个过程是调制的逆过程， 叫做解调。调幅波的解调也叫检波。 【典型例题】 一、无线电波的发射 【例 1】要提高 LC 振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是(
5、 ) A增加辐射波的波长 B使振荡电容的正对面积足够小 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 【例 2】 为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力，对 LC 振荡电路结构可采取下列 哪些措施( ) A增大电容器极板的正对面积 B增大电容器极板的间距 C增大自感线圈的匝数 D提高供电电压 二、无线电波的接收 【例 3】如图所示，为某人收音机接收电路，其电感为 L10 3 mH，为了接收波长为 500 m 的电磁波，其电容器 C 应调到多少？ 【例 4】 调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发 出的电信号，要收到电信号，应( ) A增大调谐电路中线圈
6、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 【课后练习】 1在 LC 振荡电路中，电容器上的带电量从最大值变化到零所需的最短时间是( ) A. B. 4LC 2LC C D2LC LC 2在 LC 振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率大一倍( ) A自感 L 和电容 C 都增大一倍 B自感 L 增大一倍，电容 C 减小一半 C自感 L 减小一半，电容 C 增大一倍 D自感 L 和电容 C 都减小一半 3为了增大 LC 振荡电路的固有频率，下列办法中可采取的是( ) A增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯 B减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数 C减
7、小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯 D减小电容器两极板的正对面积并减小线圈的匝数 4下列对电磁波的发射技术中调制的理解正确的是( ) A使发射的信号振幅随高频振荡信号而改变叫调幅 B使高频振荡信号振幅随发射的信号的改变叫调幅 C使发射的信号频率随高频振荡信号而改变叫调频 D使高频振荡信号的频率随发射的信号而改变叫调频 5关于电磁波的发射，下列说法中正确的是( ) A各种频率的电磁振荡都能辐射电磁波，只是辐射的能量所占振荡总能量的比例不 同罢了，振荡周期越大，越容易辐射电磁波 B为了有效向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率 C为了有效向外辐射电磁波，振荡电路不必采用开放
8、电路，但要提高振荡频率 D提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段，振荡电路开放的同时，其振 荡频率也随之提高 6收音机中的调谐电路线圈的自感系数为 L，要想接收波长为 的电台信号，应把调谐 电路中电容器的电容调至(c 为光速)( ) A/2Lc B1/2 Lc C 2/2Lc2 D 2/42Lc2 7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。如果用敞露空间的电 路后，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 8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
9、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 9如果收音机调谐电路中是采用改变电容的方式来改变回路固有频率的。当接收的电磁 波的最长波长是最短波长的 3 倍时，则电容器的最大电容量与最小电容量之比为( ) A31 B91 C13 D19 10一台收音机可接收中波、短波两个波段的无线电波，打开收音机后盖，在磁棒上能 看到两组线圈，其中一组是细线密绕匝数多的线圈，另一组是粗线疏绕匝数少的线圈，由 此可以判断( ) A
10、匝数多的电感大，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收中波 B匝数多的电感小，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收短波 C匝数少的电感小，使调谐电路的固有频率较小，故用于接收短波 D匝数少的电感大，使调谐电路的固有频率较大，故用于接收中波 11关于电磁波，下列说法正确的是( ) A雷达是用 X 光来测定物体位置的设备 B使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 C用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 D变化的电场可以产生变化的磁场 12关于电磁波的传播，下列叙述正确的是( ) A电磁波频率越高，越易沿地面传播 B电磁波频率越高，越易沿直线传播 C电磁波在各种介质中传播波长恒定
11、 D只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传遍全世界 13手机 A 拨手机 B 时，手机 B 发出铃声屏上显示 A 的号码。若将手机 A 置于一真空 玻璃罩中，用手机 B 拨叫手机 A，则( ) A能听到 A 发出的铃声，并看到 A 显示 B 的号码 B不能听到 A 发出的铃声，但看到 A 显示 B 的号码 C不能听到 A 发出的铃声，但看到 A 显示 A 的号码 D既不能听到 A 发出的铃声，也不能显示 B 的号码 14关于无线电广播的接收，下列说法中正确的是( ) A用调谐器取出的高频电流，通过喇叭即可听到声音且接受到的高频电流只有通过 解调，才能产生音频电流 B接受到的高频电流
12、只有通过解调，才能产生音频电流 C调谐器的作用就是将音频信号从高频信号中取出 D通过解调电路的电流，再通过喇叭才能听到声音 15在 LC 振荡电路的电容器两极板距离减小后与某一外来电磁波发生电谐振，那么 LC 振荡电路原来的周期 T1 与外来的电磁波的周期 T2 的关系是( ) AT 1T 2 BT 1 T2 CT 1 T2 D都有可能 例题答案： 1. 【答案】B 【解析】理论证明，电磁波发射本领(功率) 与频率(f)成正比，电磁场尽可能扩散到周 围空间，形成开放电路。f ，C ，要使 f 增大，应减小 L 或 C，通过选项，只 12LC rS4kd 有 B 符合题意。 2. 解析：要增大无
13、线电台向空间辐射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，由 f 知，可减小 L 和 C 以提高 f，要减小 L 可采取减少线圈匝数，向外 抽出铁芯的办法，要减小 C 可采取增大极板间距，减小正对面积，减小介电常数的办法。 故 B 正确，A、C、D 错误。 答案：B 3. 【答案】7.0410 2 F 【解析】该电磁波的频率为 fc/ 310 8/500 Hz6 105 Hz 那么该电路的固有频率也应调到 f。 由电磁振荡的频率公式得 C 1/42f2L，代入数据得 C7.0410 2 F 4. 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
14、因是调谐电路的固有频率低，由 f1/(2 )知 在 C 无法再调节的情况下，可减小 L 以提高 f，故 C、D 正确。 答案：C、D 课后练习答案： 1.解析：LC 振荡电路的周期 T2 ，其电容器上的带电量从最大值变化到零的最LC 短时间 tT/4，所以 t 。 2 LC 答案：B 2.解析：由 LC 的振荡电路的频率 f ，当自感系数 L 和电容 C 都减小一半时， 12 LC 其中振荡频率恰好增大一倍。 答案：D 3. 解析： 本题考查 LC 振荡电路的频率公式 f 。由此式可知增大固有频率 f 的 12 LC 办法是减小 L 或减小 C 或同时减小 L 和 C。另外电容器两极板的正对面
15、积增大则 C 增大， 正对面积减小则 C 减小。在线圈中放入铁芯或增加线圈的匝数则 L 增大，减小线圈的匝数 则 L 减小，故选项 D 正确。 答案：D 4. 解析：由调幅和调频的概念可知 B、D 正确。 答案：B、D 5. 解析：电磁波的发射应该采用开放电路，同时频率越高，发射范围越大。 答案：B 6. 解析： 波长为 的信号，频率为 f ，故 ，解得 C ，选项 D 正 c c 12 LC 242Lc2 确。 答案：D 7. 解析：有效发射电磁波的条件是高频率和开放电路，要提高频率，由 f 可 12 LC 知，减小 L 或减小 C，L 与线圈匝数及有无铁芯等有关， C ，与 r、S、d 有
16、关，分析 rS4kd 可知 A、B 、C 正确。 答案：A、B、C 8. 解析：室外天线处于空间变化的电磁场中，天线中产生了感应电流，此电流通过馈 线输送给 LC 电路，此电流中空间各电台信号激起的电流均存在，但只有频率与调谐电路 频率相等的电信号对应的电流最强，然后再通过解调处理输入后面电路，故 A 正确， B、C 、D 均错误。 答案：A 9. 解析：由 c2 知， cf LC c2 LC 1 3c2 ，LC 2 则 ， C 2C 1 91 B 项正确。 答案：B 10. 解析：解答本题必须对匝数与电感大小的关系，电感与固有频率的关系，频率与 波长的关系和调谐电路的固有频率与接收电磁波波长
17、的关系很清楚，才能准确选取出正确 的选项。根据匝数多密绕的线圈电感大，匝数少疏绕的线圈电感小，可排除 B、D 选项； 根据 T2 ，电感越大，回路固有频率越小，可排除 C 选项；根据 cf，频率越小，LC 波长越大，可知 A 选项是正确的。 答案：A 11. 解析：雷达是利用微波来定位的，A 项错误；使电磁波随各种信号而改变的技术 叫做调制，B 项错误；钞票是利用紫外线的荧光作用， C 项错误；根据麦克斯韦电磁场理 论，变化的电场会产生变化的磁场，D 项正确。 答案：D 12. 解析：由 cf 可判定：电磁波频率越高，波长越短，衍射性越差，不宜沿地面 传播，而跟光的传播相似，沿直线传播，故 B
18、 对 A 错；电磁波在介质中传播时，频率不变， 而传播速度改变，由 vf，可判断波长改变，C 错；由于同步卫星相对地面静止在赤道上 空 36 000 km 高的地方，用它做微波中继站，只要有三颗互成 120的同步卫星，就几乎可 覆盖全球，D 正确。 答案：B、D 13. 解析：声波不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播。 答案：B 14. 解析：本题主要在于区分解调和调谐的概念区别，解调又叫检波，是把音频信号 从高频信号当中取出的过程；调谐是使接收电路产生电谐振的过程。 答案：B、D 15. 解析： 电容器极板距离减小，由 C 可知，C 增大，而 T2 ，可知 T rS4kd LC 增大，增大后发生电谐振，则原来的周期小于外来波的周期，A 项正确。 答案：B
