《电磁波的发射和接收》知识清单

《电磁波的发射和接收》知识清单一、电场1、电场的基本概念-电荷周围存在一种特殊的物质叫电场。就像我们身边有空气一样，虽然看不见摸不着，但它是存在的。-电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，这个力就叫电场力。2、电场强度-**定义**：电场中某点的电场强度，等于放在该点的试探电荷所受的电场力F与它的电荷量q的比值。用公式表示就是E=F/q(E是电场强度，单位是牛每库仑，符号是N/C)。这就好比我们衡量一个地方的拥挤程度，用人数（电场力F）除以地方的大小（电荷量q）。-电场强度是矢量，它的方向跟正电荷在该点所受电场力的方向相同。如果是负电荷在电场中某点，它所受电场力方向与该点电场强度方向相反。-电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关。不管你放不放试探电荷，这个地方的电场强度是固定的。3、电场线-电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线。就像我们画地图上的等高线一样，虽然不是真的线，但能帮助我们理解电场。-电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线越密的地方电场强度越大。比如，一群人挤在一个小地方就很密，代表这个地方很“挤”（电场强度大）。-电场线的方向是从正电荷出发，终止于负电荷（或者无穷远处）。二、电磁波与信息时代1、电磁波的产生-当导体中有迅速变化的电流时，会在周围空间产生电磁波。比如我们的手机信号发射塔，它里面的电流迅速变化，就会产生电磁波向四周传播。-麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。这就像一个循环，电场和磁场相互依存、相互产生。2、电磁波的特性-电磁波是横波，它的电场强度E和磁感应强度B的方向都与传播方向垂直。可以想象成一个波浪，传播方向是向前的，而电场和磁场的方向是左右或者上下的。-电磁波在真空中的传播速度c=3×10⁸m/s(这是一个非常快的速度，比我们常见的速度都要快很多)，这个速度和光速一样。-电磁波的波长λ、频率f和波速c之间的关系为c=λf(就像速度等于路程除以时间一样，这里波速等于波长乘以频率)。不同频率的电磁波有不同的用途，比如无线电波用于通信，红外线用于遥控等。3、电磁波的发射-要有效地发射电磁波，需要采用开放电路，并且要有足够高的频率。就像我们要把声音传得远，就得大声喊（足够高的频率）而且要在开阔的地方（开放电路）。-调制：把要传递的信号“搭载”到高频等幅振荡电流上的过程。分为调幅和调频。调幅就像是把货物装在一辆大卡车上（高频等幅振荡电流），通过改变卡车的某些特征（幅度）来表示货物的信息；调频则是通过改变卡车行驶的速度（频率）来表示货物的信息。4、电磁波的接收-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，这就是电谐振现象。就像一把钥匙开一把锁，频率相同就容易产生共鸣。-调谐：从众多的电磁波中选出我们需要的频率的电磁波的过程。就像在一群人说话中，只听我们想听的那个人说话。-解调：从高频振荡电流中把信号取出来的过程。这是把货物从卡车上卸下来的过程。三、相关习题1、一个电荷量为2×10⁻⁶C的试探电荷在电场中某点受到的电场力为4×10⁻³N，求该点的电场强度。-解：根据E=F/q(这里F=4×10⁻³N，q=2×10⁻⁶C)，E=(4×10⁻³)/(2×10⁻⁶)=2×10³N/C。2、已知某电磁波的频率为100MHz，求它在真空中的波长。-解：因为c=λf，c=3×10⁸m/s，f=100×10⁶H