6-2电磁波和无线电通信

1、感感 悟悟固定电话之间有电话线固定电话之间有电话线连接着，信息是由连接着，信息是由电流电流通过电话线传递的通过电话线传递的移动电话之间没有电话移动电话之间没有电话线连接，它是靠什么传线连接，它是靠什么传递信息的？递信息的？电磁波电磁波6-2 6-2 电磁波和无线电通信电磁波和无线电通信 奥斯特奥斯特电流的磁效应电流的磁效应 法拉第法拉第电磁感应现象电磁感应现象英国物理学家经典电磁理论的奠基人。英国物理学家经典电磁理论的奠基人。1831年年6月月13日出生于爱丁堡。日出生于爱丁堡。15岁那年他的一篇关于卵形曲线画法的岁那年他的一篇关于卵形曲线画法的论文发表在论文发表在爱丁堡皇家学会会刊爱丁堡皇家

2、学会会刊上，上，比笛卡尔的方法还简便。比笛卡尔的方法还简便。16岁进入爱丁堡大学听课，专攻数学，岁进入爱丁堡大学听课，专攻数学，很重视实验。很重视实验。19岁考入剑桥大学，岁考入剑桥大学，23岁以优异的成绩岁以优异的成绩毕业，并留校工作。毕业，并留校工作。29岁起任伦敦皇家学院物理学和天文学岁起任伦敦皇家学院物理学和天文学教授。教授。1871年起负责筹划卡文迪许实验室。年起负责筹划卡文迪许实验室。1879年因癌症逝世，终年年因癌症逝世，终年48岁。岁。麦克斯韦麦克斯韦一、麦克斯韦的电磁场理论一、麦克斯韦的电磁场理论 伟大的预言伟大的预言C.想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？想象线圈不

3、存在时线圈所在处的空间还有电场吗？A. 线圈中产生感应电流说明了什么？线圈中产生感应电流说明了什么？麦克斯韦认为麦克斯韦认为变化的磁场变化的磁场在线圈中产生在线圈中产生电场电场，正是这种电场，正是这种电场(涡旋电场涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做在线圈中驱使自由电子做定向定向的移动，引起了的移动，引起了感感应电流应电流。 1、变化的磁场产生电场变化的磁场产生电场 如图所示，当穿过螺线管的磁场如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产随时间变化时，上面的线圈中产生感应电流使灯泡发光。生感应电流使灯泡发光。B. 如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、如果用不导电的塑料线绕制

4、线圈，线圈中还会有电流、电场吗？电场吗？有电场、无电流有电场、无电流有有 ！电磁场电磁场 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场间产生新的周期性变化的电场。可见，。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场成一个不可分离的统一体，这

5、就是电磁场。2变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场 既然既然变化的磁场能够在空间产生电场，那变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场么，变化的电场能不能够能不能够在空间产生磁场？在空间产生磁场？ 二、电磁波二、电磁波 变化的电场变化的电场和和变化的磁场变化的磁场交替产生，由交替产生，由近及远地传播。这种近及远地传播。这种变化的电磁场变化的电磁场在空间以在空间以一定的速度传播的过程叫做一定的速度传播的过程叫做电磁波。电磁波。电磁波的波形图电磁波的波形图波峰波峰波谷波谷两个波峰（或波谷）之间的距离叫波两个波峰（或波谷）之间的距离叫波长，用字母长，用字母表示，单位：表示，单位：m导体内每秒电流

6、变化的次数叫频率，导体内每秒电流变化的次数叫频率，用字母用字母 f 表示，单位：表示，单位：Hz 不同频率（或不不同频率（或不同波长）的电磁波同波长）的电磁波的传播速度都相同的传播速度都相同频率大的电磁波的频率大的电磁波的波长短波长短波速、波长、频率波速、波长、频率2 2、 电磁波的特点电磁波的特点1 1）电磁波）电磁波是横波是横波 EB V EB V 2 2 ) ) 计算满足：计算满足：v=v=/T=/T=f f4 )4 )电磁波的电磁波的频率由振源决定频率由振源决定，同一电磁波在不同，同一电磁波在不同介质中传播，介质中传播，v v和和变化，变化，v v介介C400nm）（400nm5nm）

7、小小大大（1mm700nm）（1mm）（5nm）四、电磁波家族四、电磁波家族波长不断减小，频率不断增大。波长不断减小，频率不断增大。红外线红外线 是一种光波，是一种光波， 比比无线电波无线电波短，比短，比可见光可见光长。长。所有物体所有物体都辐射红外线。都辐射红外线。主要作用是主要作用是热作用热作用。人眼看不见红外线。人眼看不见红外线。利用红外线测量体温利用红外线测量体温红外线红外线主要作用是热作用，可以利用红外主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感；线来加热物体和进行红外线遥感； 红外线主要作红外线主要作用是热作用，可以用是热作用，可以利用红外线来加热利用红外线来加热物体

8、和进行红外线物体和进行红外线遥感遥感 红外线技红外线技术的应用术的应用注意注意: 烤箱中的红光烤箱中的红光,不是不是红外线红外线,红外线是看不红外线是看不见的见的. 利用红外线检测人体的健利用红外线检测人体的健康状态，本图片是人体的背康状态，本图片是人体的背部热图，透过图片可以根据部热图，透过图片可以根据不同颜色判断病变区域不同颜色判断病变区域 红外线卫星云图红外线卫星云图显示一九九九年九月显示一九九九年九月十六日台风约克于清十六日台风约克于清晨靠近香港时晨靠近香港时, ,中心中心的风眼清晰可见的风眼清晰可见无线电波无线电波1的的电磁波电磁波。用通信和广播。微波炉用的。用通信和广播。微波炉用的

9、也是也是无线电波。无线电波。电视塔能发射无线电波利用微波加热利用微波加热微波炉可产生很强的电磁波（微波），食物的分子在微波的作用下剧烈振动，使得内能增加，温度升高微波炉中不能使用金属微波炉中不能使用金属容器，因为微波能在金容器，因为微波能在金属中产生强大电流，会属中产生强大电流，会损坏微波炉损坏微波炉微波炉微波炉微波炉的外壳是金属壳，炉门的玻璃上微波炉的外壳是金属壳，炉门的玻璃上有金属网，因为金属网有对电磁波屏蔽有金属网，因为金属网有对电磁波屏蔽作用，可以保证电磁波的泄露不会超过作用，可以保证电磁波的泄露不会超过允许值允许值紫外线紫外线波长范围在5-400nm的电磁波是紫外线。紫外线紫外线具有

10、具有较高的能量较高的能量。紫外线消毒紫外线消毒紫外线验钞紫外线验钞 紫外线紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和消毒；主要作用是化学作用，可用来杀菌和消毒；X射线射线和和射线射线波长比波长比紫外线紫外线更短的更短的电磁波电磁波就是就是X射线射线和和射线射线X射线射线和和射线射线的波长很短，具有很强的的波长很短，具有很强的穿透性穿透性。 伦琴射线伦琴射线有较强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，进行对人体有较强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，进行对人体的透视和检查部件的缺陷；的透视和检查部件的缺陷； 射线射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用的穿

11、透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用刀进行手术刀进行手术电场是电荷电场是电荷周围客观存周围客观存在的物质在的物质磁场时客观磁场时客观存在的物质存在的物质电磁波是客观存在的物质电磁波是客观存在的物质电磁波具有能量电磁波具有能量歼歼2020战斗机战斗机歼歼2020战斗机是我国战斗机是我国第五代战斗机，它第五代战斗机，它的特点之一是具有的特点之一是具有“隐形隐形”功能，雷功能，雷达不能发现它达不能发现它你知道它的形状和材料有什么特征吗？你知道它的形状和材料有什么特征吗？形状特征：形状特征：能将雷达发射来的电磁波反能将雷达发射来的电磁波反射到其它方向射到其它方向材料特征：材料特

12、征：能吸收电磁波，减少对电磁能吸收电磁波，减少对电磁 波的反射波的反射五、微波通信五、微波通信请你用一个简单的实验证明电磁请你用一个简单的实验证明电磁波的存在？波的存在？Eg.当打开日光灯时，会在附当打开日光灯时，会在附近的收音机中听到杂音，这杂近的收音机中听到杂音，这杂音就是电路通断时形成时断时音就是电路通断时形成时断时续的电流，在周围空间激发出续的电流，在周围空间激发出电磁波被收音机接受而产生的电磁波被收音机接受而产生的1 1、无线电波的划分及应用、无线电波的划分及应用 波段波段波长波长频率频率主要用途主要用途长波长波3 310104 43 310103 3m m101010102 2kH

13、zkHz超远程通信超远程通信中波中波3 310103 32 210102 2m m10102 21.51.510103 3kHzkHz无线电广播无线电广播电报电报中短波中短波2 210102 25050m m1.51.510103 36 610103 3kHzkHz短波短波50501010m m6 6 10103 330 30 10103 3kHzkHz微波微波10101010-3-3m m3 310104 4 3 310108 8kHzkHz电视、宇航电视、宇航通信通信声音信号声音信号高频振荡电流高频振荡电流调调 频频2、电磁波的发射电磁波的发射 调频：调频：使电磁波的使电磁波的频率频率随信

14、号改变，这种随信号改变，这种调制方式叫做调频。调制方式叫做调频。用用FM表示。表示。 要有效发射电磁波，振荡要有效发射电磁波，振荡电路必须满足两个条件：电路必须满足两个条件：振荡频率足够高振荡频率足够高电场和磁场尽可能分布到电场和磁场尽可能分布到较大的空间较大的空间3.无线电波的传播方式：无线电波的传播方式：长波长波短波短波微波微波微波微波中波中波 中短波中短波超短波超短波超短波超短波长波长波容易被电离层吸收；容易被电离层吸收；短波短波容易被电离层反射；容易被电离层反射；微波微波容易穿过电离层。容易穿过电离层。短波短波微波微波: 频率很高；频率很高； 直线传播。直线传播。微波微波信号信号调制调

15、制发射发射调谐电路调谐电路输出输出电磁波发射和接受流程图电磁波发射和接受流程图电磁波的发射电磁波的发射电磁波的接收电磁波的接收高频振荡电流高频振荡电流检波（解调）检波（解调）传播传播练习练习1.当导体中有_ 时，在它的周围空间就会产生_。2电磁波在真空中的传播速度等于_m/s，这个速度与_在真空中的传播速度相同。3频率的基本单位是Hz，1MHz=_kHz=_Hz。4我国1-12电视频道的波长范围是1.37-5.71m，那么它们频率的范围应是_-_MHz。5波长为300m的电磁波属于 A长波 B中波 C短波 D微波迅速变化的电流迅速变化的电流 电磁波电磁波3108光光 103106 53218

16、.5B小结小结一、电磁波一、电磁波1 1、电磁波的产生与电磁场有关、电磁波的产生与电磁场有关2 2、波长从大到小的顺序波长从大到小的顺序：无线电波、光波（红无线电波、光波（红外线、可见光、紫外线）、外线、可见光、紫外线）、X X射线、射线、射线射线三、三、 电磁波有能量，电磁波有能量，电磁波是一种物质电磁波是一种物质。课堂练习课堂练习1.1.关于电磁波的说法中正确的（关于电磁波的说法中正确的（ ）A A、电磁波只能在真空中传播。、电磁波只能在真空中传播。B B、波长不同的电磁波的速度不同。、波长不同的电磁波的速度不同。C C、电磁波是沿某一特定方向向空间远、电磁波是沿某一特定方向向空间远处传播

17、的。处传播的。D D、变化的电流在周围的空间产生电磁、变化的电流在周围的空间产生电磁波。波。2、听收音机时，偶尔会听到里面有杂音，产生这一现象的原因不可能的是（ ）A. 旁边台灯打开的瞬间B. 附近的电焊机在工作C. 雷雨天闪电发生时D. 有人在用电烙铁焊接电器元件课堂练习课堂练习3、3G时代的到来，将使我们可以使用3G手机随时随地进行无线网络登录。对于手机无线上网，下列说法正确的是 【 】A.使用电磁波传输数字信号 B.使用电磁波传输模拟信号c.使用超声波传输数字信号 D.使用红外线传输模拟信号课堂练习课堂练习4、下、下列设备的运行与电磁波无关的是（列设备的运行与电磁波无关的是（ ）A.“A.“嫦娥一号嫦娥一号”接收地面指挥中心的运行指接收地面指挥中心的运行指令实现变轨而奔向月球令实现变轨而奔向