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§3 无线电波的发射和接收
高二物理（人教版2019）
选择性必修 第二册
第四章 电磁振荡与电磁波
新课引入
在普通的LC 振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能主要是在电路内互相转化，辐射出去的能量很少，怎样才能有效地发射电磁波呢？
思考与讨论：
一、无线电波的发射
1.有效发射电磁波，必须满足的两个条件：
(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。
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2.改造LC振荡电路
如下图所示，甲→乙→丙→丁电路的开放程度依次增大。
实际应用中的开放电路是由天线与地线和匝数很少的线圈组成的，对应的L、C都很小，以满足电磁波频率高的条件。
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3．电磁波两种调制方式的比较
(1)调幅：使电磁波的振幅随信号改变，频率始终保持不变，如图所示。
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(2)调频：使电磁波的频率随信号而改变，如图.
3．电磁波两种调制方式的比较
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二．无线电波的接收
1.电谐振现象：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，电磁波会使接收电路中产生电流最强，这种现象叫做电谐振.与机械振动中的共振现象类似。
2.调谐：使接收电路产生电谐振的过程.
3.调谐电路：能够进行调谐的接收电路。
4.解调：从高频振荡电流中把音频信号还原出来的过程，是调制的逆过程，也叫检波。
新课讲授
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三、电视广播的发射和接收过程
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信号
振荡电流
发射
调谐电路
检波（解调）
输出
调制
无线电波的发射
无线电波的接收
地面无线电传输
有线网络传输
卫星传输
不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波，采取不同的调制方式。
高频电视信号的传播方式
1．无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、乙、丙所示，LC振荡电路逐步成为开放电路，电场和磁场就可以分散到更大的空间，这样就形成了天线。手机作为常用的通讯工具同样也需要天线来接收和发射信号。早期的手机有长长的天线，现在逐渐内置到手机内部。实践中发现当天线的长度大约等于无线电波波长的1/4时，收发电磁波的能力最好。曾经有手机将外壳的金属边框设计成天线，既提升收发信号效果，又节省了手机的内部空间。随着5G时代的来临，信号频率进一步提升，对天线设计的要求更加复杂。下列关于手机发射与接收无线电波的说法正确的是（　　）
A．只有特定频率的无线电波才能在天线上产生振荡电流
B．与4G相比，5G使用的电磁波传播速度更大
C．手机信号的频率估计在10MHz左右
D．手机天线在发射信号时，天线上会有电荷出现，且周期性变化
D
课堂练习
【答案】D
【详解】A．手机对特定频率的无线电波产生的振荡电流最大，其他频率的产生的振动频率较小，A错误；
B．电磁波的传播速度与光速相同，与电磁波的频率无关，B错误；
C．手机金属边框长度几十厘米，因此无线电波长在几米数量级，根据c=λf可知手机信号的频率估计在100MHz左右数量级，C错误；
D．手机天线在发射信号时，天线上会形成LC振荡电路，因此会有电荷出现，且周期性变化，D正确。
故选D。
课堂练习
1．关于电磁场的理论，下列说法中正确的是（　　）
A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B．变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D．周期性变化的电场在周围空间产生同样频率的周期性变化的磁场
B
课堂练习
【答案】B
【详解】高频振荡器产生高频等幅振荡，话筒里有碳膜电阻，它的阻值随压力变化而变化。当我们对着它说话时，空气对它的压力随着声音而变化，那么它的电阻也就随声音信号而变化，振荡电流的振幅也就随着声音信号而变化，这就是调制。它不但影响了正半周，也影响了负半周。
故选B。
课堂练习
3．关于无线电波的接收，下列说法中正确的是（　 　）
A．当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时，该电磁波在接收电路中激起的感应电流最强
B．使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐
C．收音机的接收电路是LC振荡回路
D．从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号，叫作检波
ABC
课堂练习
【答案】ABC
【详解】A．当接收电路与电磁波发生电谐振，即接收电路的固有频率等于收到的电磁波频率时，电路中激起的感应电流最强，故A正确；
B．根据调谐概念可知，使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，故B正确；
C．收音机的接收电路是LC振荡回路，故C正确；
D．把声音或图像信号从高频电流中还原出来，叫作解调，调幅波的解调也叫检波，故D错误。
故选ABC。
课堂练习
4．下面甲乙两图是发射和接收无线电波的过程示意图，关于无线电波的发射和接收，下列说法正确的是（　　）
A．甲图是无线电波的发射过程，乙图是无线电波的接收过程
B．甲图是无线电波的接收过程，乙图是无线电波的发射过程
C．甲图中波形①到②的过程叫解调，乙图中③到④的过程叫调制
D．接收到的无线电波的波形是④，发射的无线电波波形是⑤
BC
课堂练习
【答案】BC
【详解】AB．观察发现，甲图是接收电波后经过处理后转化为声音的过程，乙图是将声音经过处理后转化为电波发射的过程，故A错误，B正确；
C．甲图是无线电波的接收过程，①到②的过程叫解调，乙图是无线电波的发射过程，乙图中③到④的过程叫调制，故C正确；
D．波形③和波形⑤经过调制后，形成波形④，发射的无线电波波形是④，故D错误。
故选BC。
课堂练习

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