资源简介

第27讲 电磁波和通信
一、竞赛要点和热点
1．信息与物质、能量构成人类社会的三基元。
2．电报与电话是利用电流来传递信息的。
3．当闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流，这种现象叫做电磁感应。电磁感应现象的发现及其理论的建立，为电磁场理论的建立奠定了基础。
4．电磁场的交替变化产生电磁波。电磁波在真空中的传播速度和光在真空中的传播速度一样，都是3×108米/秒
5．无线电广播与通信都是依靠电磁波来传递信息的。
6．现代通信技术包括卫星通信、光纤通信、移动通信和数据通信等技术。
二、拓展与提高：
光导纤维的工作原理：
光导纤维是利用全反射规律而使光沿着弯曲途径传播的光学元件。它是由非常细的玻璃纤维组成束，每束约有几万根，其中每根通常都是一种带套层的圆柱形透明细丝，直径约为5～10微米，可用玻璃、石英、塑料等材料在高温下控制而成。它已被广泛地应用于光学窥视（传光、传像）和光通讯。光导纤维的结构如下左图所示，内层材料选取的折射率大，外层材料的折射率低，就是要在内外层之间的界面上产生全反射，以保证光的传输效率。如下右图所示，
光导纤维可用于潜望镜和内窥视系统，它可以窥视人眼所观察不到的或有损于人体健康的地方。国防上可以制成各种坦克、飞机或舰艇上的潜望镜。医学上可以用来制作胃、食道、膀胱等内腔部位进行检查和依断的各种医用窥镜。如果配有大功率激光传输的光学纤维，还可进行内腔激光治疗。由于光纤通讯与电通讯相比具有许多优点，诸如抗电磁干扰性强、频带宽和保密性好、通讯容量大，设备轻巧，制取纤维的二氧化硅的资源又十分丰富。
三、例题精析：
例1 阅读材料，回答问题：
同步通信卫星工作的基本原理如图所示。通信卫星的运行轨
道有两种。一种是低或中高轨道，另一种轨道是高达三万六千公里
的同步定点轨道，即在赤道平面内的圆形轨道，卫星的运行周期与
地球自转一圈的时间相同，在地面上看这种卫星好似静止不动，称
为同步定点卫星。卫星通信系统由：通信卫星(空间部分)和地面部
分(通信地面站)，两大部分构成的。在这一系统中，通信卫星实际
上就是一个悬挂在空中的通信中继站。它居高临下，视野开阔，它
可以“看”到地球最大跨度达一万八千余km。三颗卫星就可以覆盖地球的几乎全部面积，可进行24小时的全天候通信。只要在它的覆盖照射区以内，不论距离远近都可以通信，通过它转发和反射电报、电视、广播和数据等无线信号。通信卫星的种类也越来越多。按服务区域划分，有全球、区域和国内通信卫星。按用途分，有一般通信卫星、广播卫星、海事卫星、跟踪和数据中继卫星以及各种军用卫星。
(1)同步通信卫星的“同步”指的是 ；
(2)同步通信卫星的所在的运行轨道的名称叫做 ，距地球表面 km；
(3)由图示地球站I和地球站2通信，同步通信卫星的作用是 ；
(4)定点于我国上空的同步通信卫星属于（ ）
A.全球通信卫星 B．区域通信卫星 C.国内通信卫星 D．洲际通信卫星
(5)依据你现在的知识设想：未来的卫星通信还能做什么
分析与解：
(1)卫星的运行周期与地球自转一圈的时间相同，(2)同步定点轨道 36000；(3)转发和反射电报、电视、广播和数据等无线信号，(4)国内通信卫星；(5)随着信息化对通信的要求及卫星通信技术的发展，卫星通信不单是用来解决传输问题，还要解决向用户提供直接服务的问题，由面向集团、公司等大用户，逐步发展到能够兼有提供面向个体的“个人消费”服务，如Directpc(采用卫星通信技术，提供非对称宽带计算机通信服务)、数据广播、电子商务、个人卫星移动电话等
例2 无线广播电台发出的是中波或短波，中波沿着地球表面传播，传播的距离比较近，中波收音机只能接收本地或附近城市的电台，短波能被大气的电离层反射，所以传播的距离比较远，短波收音机常能接收到国外的电台，请简途一下，电视台发出的是什么波？它传播的特点是什么？传到用户有那些途径？
分析与解：
电视信号以微波（或称超高频无线电波），它波长短，频率高。
微波传播的特点是：几乎与光一样是以直线传播的，由于地面是一个曲面，一般电视台发出的信号只能在地面上传输约五十公里。
电视信号传到用户一般有三种途径：（1）在各地建立大量的中继站，像接力赛一样把信号一站一站传向远方。（2）使用通信卫星，电视台把信号先发送到赤道上空约3万6千米的通信卫星上，再由卫星把信号传到地面接收机上，理论上由三颗卫星就能把信号覆盖整个地球。
（3）由当地的电视转转播台，接收各颗卫星上的电视信号，经放大处理后再用有线的方法传到各用户接收机中。
四、能力训练
1．在无线电广播中使用调制器，其作用是（ ）
A.产生高频振荡电流 B．产生声音信号
C.调制出随声音信号而改变的高频振荡电流
D，获得需要收听的带有声音信号的高频振荡电流
2．我们经常在媒体上听到“信息高速公路”一语，你知道它指的是：（ ）
A.高速行驶的公路 B．利用光纤的通信
C.利用微波的通信 D．利用卫星的通信
3．下列说法错误的是（ ）
A．频率越大的电磁波，波长越长
B．不同频率的电磁波传播速度相同
C．电磁波是—种看不见也摸不到的波
D．在真空中电磁波的传播速度是3×108m／s
4．电视机换台时，实际上是在改变（ ）
A.电视台的发射频率 B．电视机的接收频率
C.电视台发射的电磁波的波速 D．电视机接收的电磁波的波速
5．如图所示，在微型电扇的插头处接—只发光二极管，用手旋转叶片．
发现二极管发光，上述实验现象说明了 ( )
A．磁能生电 B.磁场对电流有力的作用
C.电流的磁效应 D．电流的热效应
6．磁带录音机既可以录音，也可用以放音，其主要部件为运行的
磁带和绕有线圈的磁头。录音时，磁带上的磁粉被由声音信号转化
而来的电流所产生的磁场所磁化，这样就将声音信号转化为磁信号
记录在磁带上；放音时，再把磁带上的磁信号通过磁头转化为电信号使扬声器发声。对于录音机录音、放音过程的基本原理，下列各种说法正确的是（ ）
A、录音的基本原理是电磁感应，放音的基本原理是电流的磁效应
B、录音的基本原理是电流的磁效应，放音的基本原理是电磁感应
C、录音和放音的基本原理都是电磁感应
D、录音和放音的基本原理都是电流的磁效应
7．观察右图回答，在音频、视频、射频
三种信号中，频率最高的是( )
A．音频 B．视频
C．射频 D．一样高
8．举出以下四种电磁波在人们生活、生产中应用的事例(每种电磁波各举一例)
示例；红外线：电视机遥控器利用红外线进行遥控。
(1)无线电波：
(2)微 波；
(3)紫外线：
(4）X射线：
9．电视台把无线电信号传送到高空中的通信卫星上，卫星再把信号传到地面上的其他地区．这样就实现了卫星电视转播。在调试过程中，电视台本身也需要接收卫星传回的信号，并和演播室用电缆传来的信号进行比较。这时发现，卫星传来的画面上人物动作的变化总比电缆传来的画面变化得晚一些。
(1)解释产生这种时间延迟的原因；
(2)已知通信卫星的高度大约是36000千米，无线电信号传播的速度与光速度相同，估算画面延迟的时间。
10．21世纪发展最快的通讯方式是： 、 、
11．信息技术(简称IT)的发展和应用是20世纪人类最伟大的科学技术成就之一，而 及 则是现代信息科学技术的基础，是现代信息社会的主要技术之一。计算机技术在人类社会各个领域中的广泛应用，已使人类对 、 、 、 、 等的处理技术进入了崭新的“数字化”时代，它正在改变并将继续改变人类的学习、工作和生活方式。
12. 年，在美国诞生了世界上第一台电子数字计算机，名为“ ”,它的核心部件采用了一种称为“ ”的电子器件，这种器件体积较大，耗电惊人，而相对运算速度又较慢。现在人们习惯上将 、 、 、 为核心部件的计算机分别称为第一、二、三、四代电子计算机。
13．手机使用三大危险地带是 、 、 。在这三个地方严禁使用手机。
14．在传递信息的过程中，话筒将声音转换成信号电流时，这种信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，这种电流传递的信号叫 ，使用这种信号的通信方式叫做 ；除了以上这种方式传递信息外，还可以用不同的符号的不同组合表示信号，例如“电报”，这种通信方式叫 。
15．我国1～12电视频道的波长范围是1. 37m～5. 71m，那么它们的频率的范围是 MHz至 MHz。
16．利用光纤传输信息的优点是信息传输量大和 能力强。
17．简途古代通信、近代通信、现代通信的方法。并想象未来通信的模式。
第27讲参考答案：
1．C 2．B 3．A 4．B 5．A 6．B 7．C
8．(1)广播电台利用无线电波广播；(2)微波炉利用微波加热；(3)医院利用紫外线杀菌；(4)医院利用X射线对人体透视。
9．(1)电磁波从电视台到卫星间的往返传播需要一定的时间，故从卫星传来的信号要迟一些。
(2)延迟的时间为：t=s/v=（2×36000km）÷（3×105 km /s）=0.24s
10．移动通信、因特网、信息高速公路。
11．计算机技术 网络技术 数字信息 文字信息 声音信息 图形图像信息 动画视频信息
12．1946 “埃尼阿克（ENIAC）” 电子管 晶体管 集成电路和大规模集成电路、超大规模集成电路
13．医院、加油站、飞机上 14．模拟信号 模拟通信 数字通信 15．53 218 16．抗干扰
17．古代远距离通信是以光信号为基础，常用的有：烽火台、灯光信号、旗语等。
近代远距离通信是以无线电技术为基础，常用的有电报、电话等。
现代通信在近代通信的基础上，伴随着计算机技术，光纤技术、数据通信、图视通信的发展，出现了移动通信、信息高速公路和互联网等新技术，而电报在我们的生活中正逐步被淘汰。

展开更多......

收起↑