第2节　电磁场与电磁波　第3节　无线电波的发射和接收 教学课件

物理第四章电磁振荡与电磁波第2节电磁场与电磁波第3节无线电波的发射和接收[学习目标]1．了解麦克斯韦电磁场理论的基本观点以及在物理学发展史上的意义。2．了解电磁波的特点及其发展过程，通过电磁波体会电磁场的物理性质。3．能说出电磁波的发射、传播和接收的过程。知道无线电通信的基本原理。01必备知识素养奠基02关键能力素养形成03分层演练素养达标知识点1电磁场1．麦克斯韦电磁理论的两个基本假设(1)变化的磁场能够在周围空间产生_______。(2)变化的电场能够在周围空间产生_______。2．电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成不可分割的统一体，叫作电磁场。电场磁场知识点2电磁波1．电磁波的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的_______和_______由近及远地向周围传播，形成了电磁波。2．电磁波的特点(1)电磁波在空间传播不需要_______；(2)电磁波是_______。电场磁场介质横波3．赫兹的电火花赫兹做了一系列的实验，观察到了电磁波的反射、_______、_______、偏振和衍射等现象。并通过测量证明，电磁波在真空中具有与_______相同的速度。这样，赫兹证实了麦克斯韦的______________，赫兹在人类历史上首先捕捉到了______________。折射干涉光电磁场理论电磁波[判一判]1．(1)变化的电场一定产生变化的磁场。(

)(2)恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场。(

)(3)电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108m/s。(

)×√√知识点3无线电波的发射1．发射电磁波的振荡电路的特点(1)要有______________的振荡频率：频率_______，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_______电路。足够高越高开放2．电磁波的调制调制在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术分类调幅(AM)使高频电磁波的_______随信号的强弱而变的调制技术调频(FM)使高频电磁波的_______随信号的强弱而变的调制技术振幅频率知识点4无线电波的接收1．电磁谐振：当接收电路的______________跟收到的电磁波的频率相等时，电路里激起的感应电流最强。2．调谐：使接收电路产生______________的过程。3．调谐电路：能够调谐的______________。4．解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程。调幅波的解调也叫检波。固有频率电谐振接收电路知识点5电视广播的发射和接收1．高频电视信号的传播方式主要有三种，即地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输。2．不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波，采用不同的调制方式。3．电视接收端接收到的高频电磁波信号经解调处理，可通过显示设备转变为图像信息。[判一判]2．(1)频率越高，振荡电路发射电磁波本领越大。(

)(2)当接收电路的固有频率和电磁波频率相同时，出现电谐振现象。(

)(3)要使电视机的屏幕上出现图像，必须将电视机接收到的无线电信号解调。(

)√√√1．(麦克斯韦的电磁场理论)根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是(

)A．变化的电场一定能产生磁场B．变化的磁场一定能产生变化的电场C．恒定的电场一定能产生恒定的磁场D．恒定的磁场一定能产生恒定的电场解析：变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，A正确，B错误；恒定的电(磁)场，不能产生磁(电)场，C、D错误。√2．(电磁波)关于电磁波，下列说法正确的是(

)A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波B．电磁波在真空和介质中传播速度相同C．均匀变化的磁场能够在空间形成电磁波D．赫兹证明了电磁波的存在解析：若只有电场和磁场，而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，A、C错误；光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，B错误；赫兹证明了电磁波的存在，D正确。√3．(无线电波的发射)关于无线电广播要进行调制的原因，下列说法正确的是(

)A．经过调制后的高频电磁波才能有效地向外传播出去B．经过调制后的电磁波在空间传播得更快C．经过调制后的电磁波波长和频率不变D．经过调制后的电磁波可以让节目更精彩√解析：经过调制后的高频电磁波才能有效地向外传播出去，A正确；经过调制后的电磁波的波速不变，波长和频率可能改变，调制与节目是否精彩没有关系，B、C、D错误。4．(无线电波的接收)有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，下列调节正确的是(

)A．增加电源电压B．使用调频的调制方式C．把可动电容器的动片适当旋出一些D．在线圈中插入铁芯√探究一对麦克斯韦电磁场理论的理解【问题导引】

如图所示，磁铁相对闭合线圈上下运动时，闭合线圈中的自由电荷做定向移动，是受到什么力的作用？这能否说明变化的磁场产生了电场？如果没有导体，情况会怎样？提示：磁铁上、下运动时，导体中自由电荷定向移动，说明电荷受到静电力作用，即导体处在电场中。磁铁的上、下运动使线圈处在变化的磁场中，这表明变化的磁场周围产生了电场。如果没有导体，该处仍会产生电场。1．电磁场的产生如果在空间某处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变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。2．对麦克斯韦电磁场理论的理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场3.对电磁波的理解(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播。在真空中，不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)。(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。(3)v＝λf中，f是电磁波的频率，即为发射电磁波的LC振荡电路的频率，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长λ。【例1】(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场。当产生的电场的电场线如图所示时，可能是(

)A．向上方向的磁场在增强B．向上方向的磁场在减弱C．向上方向的磁场先增强，然后反向减弱D．向上方向的磁场先减弱，然后反向增强√√[解析]向上方向的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则，感应电流方向如图中E的方向所示，A正确，B错误；同理，当磁场反向即向下的磁场减弱时，也会得到如图中E的方向，C正确，D错误。[针对训练1]

(多选)如图所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管，半径为R，有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于竖直向上的磁场中，要使带电粒子由静止开始沿管做圆周运动，所加磁场可能是(

)A．匀强磁场B．均匀增加的磁场C．均匀减少的磁场D．由于洛伦兹力不做功，不管加什么磁场都不能使带电粒子绕管运动√√解析：磁场对静止的电荷不产生力的作用，但当磁场变化时可产生电场，电场对带电粒子产生电场力的作用，带电粒子在电场力作用下可以产生加速度，故B、C正确。探究二电磁波与机械波的区别与联系

机械波与电磁波的区别与联系

机械波电磁波区别对象研究力学现象研究电磁现象周期性变化的物理量位移随时间和空间做周期性变化电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化

机械波电磁波区别传播传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关传播无须介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系产生由质点(波源)的振动产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发

机械波电磁波联系都具有波的一切特性，例如干涉、衍射、反射、折射等性质，它们的波速、波长与频率的关系都是v＝λf，都能传播能量【例2】(多选)电磁波与声波比较(

)A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频率无关√√√【例3】手机A的号码为12345670002，手机B的号码为12345670008，手机A拨打手机B时，手机B发出响声并且显示屏上显示A的号码为12345670002。若手机A置于一透明真空罩中，用手机B拨打手机A，则(

)A．发出响声，并显示B的号码为12345670008B．不发出响声，但显示B的号码为12345670008C．不发出响声，但显示B的号码为12345670002D．既不发出响声，也不显示号码√[解析]电磁波可以在真空中传播，而声波传播则需要介质，当手机B拨打手机A时(A置于一透明真空罩中)，A能显示B的号码，不能发出响声，B正确。[针对训练2]电磁波与机械波具有的共同性质是(

)A．都是横波B．都能传输能量C．都能在真空中传播

D．都具有恒定的波速解析：电磁波是横波，但机械波有横波也有纵波，A错误；机械波的传播需要介质，两者在不同介质中波速不同，C、D错误；电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量，B正确。√探究三无线电波的发射和接收

1．无线电波的发射(1)发射电路的两个特点①发射频率足够高。②应用开放电路。(2)调制①使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制。②调制方法调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。(3)无线电波的发射由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频振荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去。2．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的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象，类似于机械振动中的共振。(2)调谐：使接收电路发生电谐振的过程。(3)通过解调获取信号①解调：把声音或图像等信号从高频振荡电流中还原出来的过程。②检波：调幅波的解调叫作检波。【例4】(多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是(

)A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程√√√[解析]有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过解调过程，把有效的信号从高频调制信号中取出来，否则就不能显示，故A错误，B、C、D正确。【例5】(2022·浙江丽水期中)图为磁共振无线充电的示意图，当接收电路的固有频率与发射电路线圈产生的磁场振动频率一致的时候，产生磁共振，从而进行能量的传递。该过程类似于无线电发射与接收环节中的(

)A．调幅 B．调频C．调谐

D．解调√[解析]电子调谐是指调节一个振荡电路的频率使它与另一个正在发生振荡的振荡电路(或电磁波)发生谐振，所以C正确，A、B、