第4章電磁振蕩與電磁波

第3節無線電波的發射和接收

本節主要介紹無線電波的發射原理和接收原理.它是幫助學生認識電磁波在無線電通訊領域中

廣泛應用的基礎，學好本節內容，一方面可以加深對本章所學知識的理解，了解物理學的技術應用

到生活領域，加深對科學技術的親近感，激發學生運用科學知識解決一些實際問題的興趣，另一方

面可以幫助學生深入研究無線電理論打下一定的基礎.

【物理觀念】讓學生了解無線電波發射與接收的過程，能看懂無線電波發射和接收示意圖。

【科學思維】學會分析無線電波發射、接收的工作原理，了解無線電波在無線電通訊領域的的廣泛

應用。

【科學探究】通過在實驗室制作發射電臺和接收信號來了解無線電波的發射接收過程，鍛煉學生對

實際問題的研討能力。

【科學態度與責任】經歷用所學過的知識來解決相關現象、解釋相關問題。

【教學重點】建構無線電波調制、解調等有關概念，了解無線電波發射調制和接收解調的過程。

【教學難點】用物理技術的視角解決分析無線電波對生產生活的實際應用。

一、【引入新課】

想一想：

在普通的LC振蕩電路中，電場主要集中在電容器的極板之間，磁場主要集中在線圈內部。在電磁

振蕩的過程中，電場能和磁場能主要是在電路內互相轉化，輻射出去的能量很少，怎樣才能有效地

發射電磁波呢？

二、【進行新課】

探究點一、無線電波的發射

1.我們如何才能有效的向外界發射電磁波呢？

第一，要有足夠高的振蕩頻率。頻率越高，發射電磁波的本領就越大。

第二，振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，這樣才能有效地把能量輻射出去。

2.我們可以采取些什么措施呢？

1

f

根據振蕩頻率公式2LC,可知減小自感系數L或減小電容C，都可增大頻率。故可考慮增

大板間距d，減小正對面積S...

【思考】：同學們想想還有那些措施呢？

老師引出：

如圖所示是我們常用的收音機中與調臺旋鈕相連的一個電子器件，它由兩組鋁片組成，一組鋁片

固定，稱為靜片；另一組鋁片可以旋轉，稱為動片．收音機調臺時就是通過轉動動片，改變動片與

靜片的正對面積，從而實現選臺目的。

【說明】:

3.實際應用中的開放電路

1895年，一位年輕的意大利人馬可尼(公元1874－1937年)發明了無線電通信技術．線圈的一端用

導線與大地相連，這條導線叫作地線；線圈的另一端與高高地架在空中的天線相連。無線電波就能

由這樣的開放電路有效地發射出去。

4.實際的發射裝置

5.如何利用無線電波傳遞各種信號

（1）載波:用來攜帶信號的高頻電磁波。

（2）調制：在電磁波發射技術中，使載波隨各種信號而改變的技術。

（3）調幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變。

（4）調頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變。

6.無線電波音頻信號的發射過程

探究點二、無線電波的接收

7.發射的無線電波如何被接收到呢？

電磁波在空間傳播時，如果遇到導體，會使導體產生感應電流，感應電流的頻率跟激起它的電磁波

的頻率相同。因此利用放在電磁波傳播空間中的導體，就可以接收到電磁波了。

8.如何使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應電流最強呢？

當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強。（這種

現象叫做電諧振）

圖示為收音機的簡單的調諧電路，通過可變電容改變調諧電路的固有頻率，使其與接收電臺的電磁

波頻率相同，這個頻率的電磁波就在調諧電路里激起較強的感應電流，這樣就選出了電臺。

9.如何如何還原聲音與圖像信號

由調諧電路接收到的感應電流，是經過調制的高頻電流，還不是我們需要的聲音或圖像信號，因此

還要把聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來。這個過程是調制的逆過程，所以叫作解調

（demodulation）。調幅波的解調也叫檢波。

簡單收音機的接收

探究點三、電視廣播的發射和接收

彩塔接收天線無線電信號發射塔電視信號發射塔上的信號發射天線

電視廣播信號也是一種無線電信號。在現代電視發射系統中，首先通過攝像機的感光器件將景

物的光信號轉變為電信號。這種電信號可以通過線路直接傳輸，但是由于傳輸失真、損耗等原因，

很難遠距離傳播。因此，需要通過載波將信號調制成高頻信號再進行傳播。

10.高頻信號的主要傳播方式

(1)地面無線電傳輸

(2)有線網絡傳輸

(3)衛星傳輸。

科學漫步

不同的傳播方式使用不同頻率范圍的電磁波，采取不同的調制方式。

在電視接收端，接收到高頻電磁波信號以后，經過解調處理，就可以將得到的電信號通過顯示

設備轉變為圖像信息。接收天線收到的電磁波除了載有圖像信號外，還有伴音信號。伴音信號經解

調后送到揚聲器

課堂重點知識小結

1.有效發射電磁波的兩個基本條件

2.有效發射電磁波可采取的措施

3.實際應用中的開放電路

4.實際的發射裝置

5.如何利用無線電波傳遞各種信號

6.無線電波音頻信號的發射過程

7.無線電波的接受原理

8.如何還原聲音信號與圖像信號

9.高頻信號的主要傳播方式

隨堂練習

例1、（單選）關為了使需要傳遞的信息(如聲音、圖像等)加載在電磁波上發射到遠方，必須對振蕩

電流進行()

A．調諧B．放大

C．調制D．檢波

【答案】：C

【解析】：1.把低頻信號加到高頻電磁波上去的過程叫調制．2．調制有調幅和調頻兩種．

例2、（多選）下圖甲為一個調諧檢波電路，圖乙、丙、丁為電路中的電流隨時間變化的圖象，則

()

A．i1是L1中的電流圖象

B．i1是L2中的電流圖象

C．i2是L2中的電流圖象

D．i3是流過耳機的電流圖象

【答案】ACD

【解析】L2中由于電磁感應，產生的感應電動勢的圖象是同乙圖相似的，但是由于L2和D串聯，

所以當L2的電壓與D反向時，電路不通，因此這時L2沒有電流，所以L2中的電流應選丙圖．故

應選A、C、D.此接收電路是最簡單的一種收音機電路．

例3、(單選)要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本領，應該采取的措施是()

A．增加輻射波的波長

B．使振蕩電容的正對面積足夠小

C．盡可能使電場和磁場分散開

D．增加回路中的電容和電感

【答案】B

【解析】理論證明，電磁波發射本領(功率)與f成正比，電磁場應盡可能擴散到周圍空間，形成開

1εrS

放電路．f＝，C＝，要使f增大，應減小L或C，只有B符合題意．

2πLC4πkd

例4、(多選)下列說法正確的是()

A.攝像機實際上是將光信號轉變為電信號的裝置

B.電視接收機實際上是一種將電信號轉變為光信號的裝置

C.由于畫面更換迅速和視覺暫留現象使人們看到的是活動的圖像

D.電視機接收到的畫面是連續的

【答案】：ABC

【解析】：通過攝像機攝到景物的光信號,再通過特殊裝置轉變為電信號,在1s內傳遞25幅畫面;電

視機通過顯像管將接收到的電信號再轉變為光信號,最后還原為圖像和景物,每秒要接收到25幅畫面,

由于畫面更換迅速和視覺暫留,我們感覺到的便是活動的圖像,所以A、B、C選項正確。

例5、(多選)關于無線電廣播的接收,下列說法正確的是(