6-2電磁波和無線電通信

1、感感 悟悟固定電話之間有電話線固定電話之間有電話線連接著，信息是由連接著，信息是由電流電流通過電話線傳遞的通過電話線傳遞的移動電話之間沒有電話移動電話之間沒有電話線連接，它是靠什么傳線連接，它是靠什么傳遞信息的？遞信息的？電磁波電磁波6-2 6-2 電磁波和無線電通信電磁波和無線電通信 奧斯特奧斯特電流的磁效應(yīng)電流的磁效應(yīng) 法拉第法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象英國物理學(xué)家經(jīng)典電磁理論的奠基人。英國物理學(xué)家經(jīng)典電磁理論的奠基人。1831年年6月月13日出生于愛丁堡。日出生于愛丁堡。15歲那年他的一篇關(guān)于卵形曲線畫法的歲那年他的一篇關(guān)于卵形曲線畫法的論文發(fā)表在論文發(fā)表在愛丁堡皇家學(xué)會會刊愛丁堡皇家

2、學(xué)會會刊上，上，比笛卡爾的方法還簡便。比笛卡爾的方法還簡便。16歲進入愛丁堡大學(xué)聽課，專攻數(shù)學(xué)，歲進入愛丁堡大學(xué)聽課，專攻數(shù)學(xué)，很重視實驗。很重視實驗。19歲考入劍橋大學(xué)，歲考入劍橋大學(xué)，23歲以優(yōu)異的成績歲以優(yōu)異的成績畢業(yè)，并留校工作。畢業(yè)，并留校工作。29歲起任倫敦皇家學(xué)院物理學(xué)和天文學(xué)歲起任倫敦皇家學(xué)院物理學(xué)和天文學(xué)教授。教授。1871年起負責(zé)籌劃卡文迪許實驗室。年起負責(zé)籌劃卡文迪許實驗室。1879年因癌癥逝世，終年年因癌癥逝世，終年48歲。歲。麥克斯韋麥克斯韋一、麥克斯韋的電磁場理論一、麥克斯韋的電磁場理論 偉大的預(yù)言偉大的預(yù)言C.想象線圈不存在時線圈所在處的空間還有電場嗎？想象線圈不

3、存在時線圈所在處的空間還有電場嗎？A. 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流說明了什么？線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流說明了什么？麥克斯韋認為麥克斯韋認為變化的磁場變化的磁場在線圈中產(chǎn)生在線圈中產(chǎn)生電場電場，正是這種電場，正是這種電場(渦旋電場渦旋電場)在線圈中驅(qū)使自由電子做在線圈中驅(qū)使自由電子做定向定向的移動，引起了的移動，引起了感感應(yīng)電流應(yīng)電流。 1、變化的磁場產(chǎn)生電場變化的磁場產(chǎn)生電場 如圖所示，當穿過螺線管的磁場如圖所示，當穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產(chǎn)隨時間變化時，上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光。生感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光。B. 如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈，線圈中還會有電流、如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制

4、線圈，線圈中還會有電流、電場嗎？電場嗎？有電場、無電流有電場、無電流有有 ！電磁場電磁場 麥克斯韋根據(jù)自己的理論進一步預(yù)言，如果麥克斯韋根據(jù)自己的理論進一步預(yù)言，如果在空間某域中有周期性變化的電場，那么，在空間某域中有周期性變化的電場，那么，這個變化的電場就在它周圍空間產(chǎn)生周期性這個變化的電場就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場間產(chǎn)生新的周期性變化的電場。可見，?？梢姡兓碾妶龊妥兓拇艌鍪窍嗷ヂ?lián)系的，變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系的，形形成一個不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場成一個不可分離的統(tǒng)一體，這

5、就是電磁場。2變化的電場產(chǎn)生磁場變化的電場產(chǎn)生磁場 既然既然變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場，那變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場，那么，變化的電場么，變化的電場能不能夠能不能夠在空間產(chǎn)生磁場？在空間產(chǎn)生磁場？ 二、電磁波二、電磁波 變化的電場變化的電場和和變化的磁場變化的磁場交替產(chǎn)生，由交替產(chǎn)生，由近及遠地傳播。這種近及遠地傳播。這種變化的電磁場變化的電磁場在空間以在空間以一定的速度傳播的過程叫做一定的速度傳播的過程叫做電磁波。電磁波。電磁波的波形圖電磁波的波形圖波峰波峰波谷波谷兩個波峰（或波谷）之間的距離叫波兩個波峰（或波谷）之間的距離叫波長，用字母長，用字母表示，單位：表示，單位：m導(dǎo)體內(nèi)每秒電流

6、變化的次數(shù)叫頻率，導(dǎo)體內(nèi)每秒電流變化的次數(shù)叫頻率，用字母用字母 f 表示，單位：表示，單位：Hz 不同頻率（或不不同頻率（或不同波長）的電磁波同波長）的電磁波的傳播速度都相同的傳播速度都相同頻率大的電磁波的頻率大的電磁波的波長短波長短波速、波長、頻率波速、波長、頻率2 2、 電磁波的特點電磁波的特點1 1）電磁波）電磁波是橫波是橫波 EB V EB V 2 2 ) ) 計算滿足：計算滿足：v=v=/T=/T=f f4 )4 )電磁波的電磁波的頻率由振源決定頻率由振源決定，同一電磁波在不同，同一電磁波在不同介質(zhì)中傳播，介質(zhì)中傳播，v v和和變化，變化，v v介介C400nm）（400nm5nm）

7、小小大大（1mm700nm）（1mm）（5nm）四、電磁波家族四、電磁波家族波長不斷減小，頻率不斷增大。波長不斷減小，頻率不斷增大。紅外線紅外線 是一種光波，是一種光波， 比比無線電波無線電波短，比短，比可見光可見光長。長。所有物體所有物體都輻射紅外線。都輻射紅外線。主要作用是主要作用是熱作用熱作用。人眼看不見紅外線。人眼看不見紅外線。利用紅外線測量體溫利用紅外線測量體溫紅外線紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外主要作用是熱作用，可以利用紅外線來加熱物體和進行紅外線遙感；線來加熱物體和進行紅外線遙感； 紅外線主要作紅外線主要作用是熱作用，可以用是熱作用，可以利用紅外線來加熱利用紅外線來加熱物體

8、和進行紅外線物體和進行紅外線遙感遙感 紅外線技紅外線技術(shù)的應(yīng)用術(shù)的應(yīng)用注意注意: 烤箱中的紅光烤箱中的紅光,不是不是紅外線紅外線,紅外線是看不紅外線是看不見的見的. 利用紅外線檢測人體的健利用紅外線檢測人體的健康狀態(tài)，本圖片是人體的背康狀態(tài)，本圖片是人體的背部熱圖，透過圖片可以根據(jù)部熱圖，透過圖片可以根據(jù)不同顏色判斷病變區(qū)域不同顏色判斷病變區(qū)域 紅外線衛(wèi)星云圖紅外線衛(wèi)星云圖顯示一九九九年九月顯示一九九九年九月十六日臺風(fēng)約克于清十六日臺風(fēng)約克于清晨靠近香港時晨靠近香港時, ,中心中心的風(fēng)眼清晰可見的風(fēng)眼清晰可見無線電波無線電波1的的電磁波電磁波。用通信和廣播。微波爐用的。用通信和廣播。微波爐用的

9、也是也是無線電波。無線電波。電視塔能發(fā)射無線電波利用微波加熱利用微波加熱微波爐可產(chǎn)生很強的電磁波（微波），食物的分子在微波的作用下劇烈振動，使得內(nèi)能增加，溫度升高微波爐中不能使用金屬微波爐中不能使用金屬容器，因為微波能在金容器，因為微波能在金屬中產(chǎn)生強大電流，會屬中產(chǎn)生強大電流，會損壞微波爐損壞微波爐微波爐微波爐微波爐的外殼是金屬殼，爐門的玻璃上微波爐的外殼是金屬殼，爐門的玻璃上有金屬網(wǎng)，因為金屬網(wǎng)有對電磁波屏蔽有金屬網(wǎng)，因為金屬網(wǎng)有對電磁波屏蔽作用，可以保證電磁波的泄露不會超過作用，可以保證電磁波的泄露不會超過允許值允許值紫外線紫外線波長范圍在5-400nm的電磁波是紫外線。紫外線紫外線具有

10、具有較高的能量較高的能量。紫外線消毒紫外線消毒紫外線驗鈔紫外線驗鈔 紫外線紫外線主要作用是化學(xué)作用，可用來殺菌和消毒；主要作用是化學(xué)作用，可用來殺菌和消毒；X射線射線和和射線射線波長比波長比紫外線紫外線更短的更短的電磁波電磁波就是就是X射線射線和和射線射線X射線射線和和射線射線的波長很短，具有很強的的波長很短，具有很強的穿透性穿透性。 倫琴射線倫琴射線有較強的穿透本領(lǐng)，利用其穿透本領(lǐng)與物質(zhì)的密度有關(guān)，進行對人體有較強的穿透本領(lǐng)，利用其穿透本領(lǐng)與物質(zhì)的密度有關(guān)，進行對人體的透視和檢查部件的缺陷；的透視和檢查部件的缺陷； 射線射線的穿透本領(lǐng)更大，在工業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如探傷，測厚或用的穿

11、透本領(lǐng)更大，在工業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如探傷，測厚或用刀進行手術(shù)刀進行手術(shù)電場是電荷電場是電荷周圍客觀存周圍客觀存在的物質(zhì)在的物質(zhì)磁場時客觀磁場時客觀存在的物質(zhì)存在的物質(zhì)電磁波是客觀存在的物質(zhì)電磁波是客觀存在的物質(zhì)電磁波具有能量電磁波具有能量殲殲2020戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗機殲殲2020戰(zhàn)斗機是我國戰(zhàn)斗機是我國第五代戰(zhàn)斗機，它第五代戰(zhàn)斗機，它的特點之一是具有的特點之一是具有“隱形隱形”功能，雷功能，雷達不能發(fā)現(xiàn)它達不能發(fā)現(xiàn)它你知道它的形狀和材料有什么特征嗎？你知道它的形狀和材料有什么特征嗎？形狀特征：形狀特征：能將雷達發(fā)射來的電磁波反能將雷達發(fā)射來的電磁波反射到其它方向射到其它方向材料特征：材料特

12、征：能吸收電磁波，減少對電磁能吸收電磁波，減少對電磁 波的反射波的反射五、微波通信五、微波通信請你用一個簡單的實驗證明電磁請你用一個簡單的實驗證明電磁波的存在？波的存在？Eg.當打開日光燈時，會在附當打開日光燈時，會在附近的收音機中聽到雜音，這雜近的收音機中聽到雜音，這雜音就是電路通斷時形成時斷時音就是電路通斷時形成時斷時續(xù)的電流，在周圍空間激發(fā)出續(xù)的電流，在周圍空間激發(fā)出電磁波被收音機接受而產(chǎn)生的電磁波被收音機接受而產(chǎn)生的1 1、無線電波的劃分及應(yīng)用、無線電波的劃分及應(yīng)用 波段波段波長波長頻率頻率主要用途主要用途長波長波3 310104 43 310103 3m m101010102 2kH

13、zkHz超遠程通信超遠程通信中波中波3 310103 32 210102 2m m10102 21.51.510103 3kHzkHz無線電廣播無線電廣播電報電報中短波中短波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電視、宇航電視、宇航通信通信聲音信號聲音信號高頻振蕩電流高頻振蕩電流調(diào)調(diào) 頻頻2、電磁波的發(fā)射電磁波的發(fā)射 調(diào)頻：調(diào)頻：使電磁波的使電磁波的頻率頻率隨信

14、號改變，這種隨信號改變，這種調(diào)制方式叫做調(diào)頻。調(diào)制方式叫做調(diào)頻。用用FM表示。表示。 要有效發(fā)射電磁波，振蕩要有效發(fā)射電磁波，振蕩電路必須滿足兩個條件：電路必須滿足兩個條件：振蕩頻率足夠高振蕩頻率足夠高電場和磁場盡可能分布到電場和磁場盡可能分布到較大的空間較大的空間3.無線電波的傳播方式：無線電波的傳播方式：長波長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長波長波容易被電離層吸收；容易被電離層吸收；短波短波容易被電離層反射；容易被電離層反射；微波微波容易穿過電離層。容易穿過電離層。短波短波微波微波: 頻率很高；頻率很高； 直線傳播。直線傳播。微波微波信號信號調(diào)制調(diào)

15、制發(fā)射發(fā)射調(diào)諧電路調(diào)諧電路輸出輸出電磁波發(fā)射和接受流程圖電磁波發(fā)射和接受流程圖電磁波的發(fā)射電磁波的發(fā)射電磁波的接收電磁波的接收高頻振蕩電流高頻振蕩電流檢波（解調(diào)）檢波（解調(diào)）傳播傳播練習(xí)練習(xí)1.當導(dǎo)體中有_ 時，在它的周圍空間就會產(chǎn)生_。2電磁波在真空中的傳播速度等于_m/s，這個速度與_在真空中的傳播速度相同。3頻率的基本單位是Hz，1MHz=_kHz=_Hz。4我國1-12電視頻道的波長范圍是1.37-5.71m，那么它們頻率的范圍應(yīng)是_-_MHz。5波長為300m的電磁波屬于 A長波 B中波 C短波 D微波迅速變化的電流迅速變化的電流 電磁波電磁波3108光光 103106 53218

16、.5B小結(jié)小結(jié)一、電磁波一、電磁波1 1、電磁波的產(chǎn)生與電磁場有關(guān)、電磁波的產(chǎn)生與電磁場有關(guān)2 2、波長從大到小的順序波長從大到小的順序：無線電波、光波（紅無線電波、光波（紅外線、可見光、紫外線）、外線、可見光、紫外線）、X X射線、射線、射線射線三、三、 電磁波有能量，電磁波有能量，電磁波是一種物質(zhì)電磁波是一種物質(zhì)。課堂練習(xí)課堂練習(xí)1.1.關(guān)于電磁波的說法中正確的（關(guān)于電磁波的說法中正確的（ ）A A、電磁波只能在真空中傳播。、電磁波只能在真空中傳播。B B、波長不同的電磁波的速度不同。、波長不同的電磁波的速度不同。C C、電磁波是沿某一特定方向向空間遠、電磁波是沿某一特定方向向空間遠處傳播

17、的。處傳播的。D D、變化的電流在周圍的空間產(chǎn)生電磁、變化的電流在周圍的空間產(chǎn)生電磁波。波。2、聽收音機時，偶爾會聽到里面有雜音，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因不可能的是（ ）A. 旁邊臺燈打開的瞬間B. 附近的電焊機在工作C. 雷雨天閃電發(fā)生時D. 有人在用電烙鐵焊接電器元件課堂練習(xí)課堂練習(xí)3、3G時代的到來，將使我們可以使用3G手機隨時隨地進行無線網(wǎng)絡(luò)登錄。對于手機無線上網(wǎng)，下列說法正確的是 【 】A.使用電磁波傳輸數(shù)字信號 B.使用電磁波傳輸模擬信號c.使用超聲波傳輸數(shù)字信號 D.使用紅外線傳輸模擬信號課堂練習(xí)課堂練習(xí)4、下、下列設(shè)備的運行與電磁波無關(guān)的是（列設(shè)備的運行與電磁波無關(guān)的是（ ）A.“A.“嫦娥一號嫦娥一號”接收地面指揮中心的運行指接收地面指揮中心的運行指令實現(xiàn)變軌而奔向月球令實現(xiàn)變軌而奔向