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1、电磁波的发现及应用第1页，本讲稿共37页（1831-1979）英国物理学家英国物理学家James Clerk Maxwell1831年6月13日出生于爱丁堡。15岁发表第一篇在英国皇家学会会刊上发表第一篇数学论文。16岁进入爱丁堡大学听课，专攻数学。19岁考入剑桥大学，23岁以优异的成绩毕业，并留校工作。24岁就发表了第一篇关于电磁学的论文论法拉第的力线29岁起任伦敦皇家学院物理学和天文学教授。30岁相继发表了论物理力线电磁动力学理论两篇文章1871年起负责筹划卡文迪许实验室。1879年因癌症逝世，终年48岁。第2页，本讲稿共37页问题：闭合线圈放在磁场中产生电流的条件?一、麦克斯韦的电磁场理
2、论一、麦克斯韦的电磁场理论1、变化的磁场产生电场穿过闭合回路的磁通量发生变化 环中产生感应电流的实质:环内产生了电场，电场驱使电子定向移动而产生了电流，电场的方向与电流方向相同。将金属环拿走，当磁场变化时的电场是否存在？第3页，本讲稿共37页2、变化的电场产生磁场1.麦克斯韦假设：变化的电场就相当于一种电流。2.奥斯特说：恒定电流的周围会产生磁场。一、麦克斯韦的电磁场理论一、麦克斯韦的电磁场理论第4页，本讲稿共37页一、麦克斯韦的电磁场理论一、麦克斯韦的电磁场理论1、变化的磁场产生电场2、变化的电场产生磁场电磁场电磁场: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,形成
3、形成不可分割的不可分割的统一体统一体,这就是电磁场这就是电磁场。电磁波：电磁波：变化的变化的电场和电场和变化的变化的磁场磁场交替交替产生，由产生，由发生区域向四周发生区域向四周由近及远由近及远地传播，形成电磁波。地传播，形成电磁波。电磁波可以在电磁波可以在真空真空中中传播！传播！速度等于光速速度等于光速c c=310=310 8 8m/sm/s第5页，本讲稿共37页赫兹（赫兹（1857-1894）赫兹的电火花：赫兹的电火花：第6页，本讲稿共37页二、电磁波谱波长：波长：邻近的两个波峰（或波谷）的距离叫做波长；以表示。波速：波速：描述波传播快慢的物理量叫做波速；频率：频率：1s内有多少次波峰或波
4、谷通过，波的频率就是多少。单位是赫兹，Hz。波速=波长频率 C=f电磁波在真空中的速度：C=3.00108m/s.第7页，本讲稿共37页二、电磁波谱电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱。第8页，本讲稿共37页电磁波有电磁波有能量能量。电磁波是一种。电磁波是一种物质物质存在的形式。存在的形式。第9页，本讲稿共37页射电望远镜射电望远镜第10页，本讲稿共37页第11页，本讲稿共37页第12页，本讲稿共37页第13页，本讲稿共37页问题：问题：我们说话的声音一般只能传几十米，最多只有几百米；我们说话的声音一般只能传几十米，最多只有几百米；而当我们的声音通过无线电广播却
5、可以传几千千米以外，甚至而当我们的声音通过无线电广播却可以传几千千米以外，甚至传遍全球。为什么？传遍全球。为什么？三、电磁波的发射和接收三、电磁波的发射和接收声波：声波：20Hz20000Hz无线电广播：无线电广播：0.6MHz调制调制：把信息加到载波上，就是使载波随信号而：把信息加到载波上，就是使载波随信号而改变，叫做调制。改变，叫做调制。第14页，本讲稿共37页信号源信号源载波载波调调 制制调幅波调幅波 AM调幅调幅：使高频载波的振幅随信号而改变叫做调幅。：使高频载波的振幅随信号而改变叫做调幅。无线电波的发射无线电波的发射第15页，本讲稿共37页信号源信号源载波载波调调 制制（加载）（加载
6、）调频波调频波 FM调频调频：使高频载波的频率随信号而改变叫做调频。：使高频载波的频率随信号而改变叫做调频。无线电波的发射无线电波的发射第16页，本讲稿共37页调谐：调谐：选择特定的电磁波的过程。选择特定的电磁波的过程。解调：解调：将电磁波中携带信息的信号从高频振将电磁波中携带信息的信号从高频振荡信号中分离出来的过程荡信号中分离出来的过程.无线电波的接收无线电波的接收放大至工作电路放大至工作电路解调解调第17页，本讲稿共37页例题例题1：据你所知，哪些场所不宜使用移动电：据你所知，哪些场所不宜使用移动电话呢？话呢？第18页，本讲稿共37页1 1、信息的拾取和传感器、信息的拾取和传感器（1 1）
7、传感器：）传感器：把把非电学量非电学量转换成为转换成为电学量电学量或或开关量开关量的元件、器件称为传感器。的元件、器件称为传感器。第19页，本讲稿共37页生活中的传感器生活中的传感器第20页，本讲稿共37页1 1、信息的拾取和传感器、信息的拾取和传感器（3 3）几种常见传感器的工作原理）几种常见传感器的工作原理温度传感器温度传感器双金属温度传感器双金属温度传感器温度升高温度升高第21页，本讲稿共37页温度升高温度升高电路接通电路接通温度降低温度降低1 1、信息的拾取和传感器、信息的拾取和传感器（3 3）几种常见传感器的工作原理）几种常见传感器的工作原理温度传感器温度传感器双金属温度传感器双金属
8、温度传感器第22页，本讲稿共37页温度升高温度升高电路接通电路接通温度降低温度降低电路断开电路断开1 1、信息的拾取和传感器、信息的拾取和传感器（3 3）几种常见传感器的工作原理）几种常见传感器的工作原理温度传感器温度传感器双金属温度传感器双金属温度传感器第23页，本讲稿共37页第24页，本讲稿共37页1 1、信息的拾取和传感器、信息的拾取和传感器（3 3）几种常见传感器的工作原理）几种常见传感器的工作原理光敏电阻传感器光敏电阻传感器RRG光变强光变强R RG G变小变小电流变大电流变大电压变小电压变小输出信号第25页，本讲稿共37页例例题题：如右：如右图图所示，所示，为为光敏光敏电电阻自阻自
9、动计动计数器的示意数器的示意图图，其中，其中是是发发光光仪仪器，是器，是传传送送带带上物品，上物品，1 1为为光敏光敏电电阻，阻，2 2为为定定值值电电阻，此光阻，此光电计电计数器的基本工作原理数器的基本工作原理应应是是 ()()A A当有光照射当有光照射1 1时时，信号，信号处处理系理系统获统获得高得高电压电压B.B.光光线线被遮住被遮住时时，信号，信号处处理系理系统统无无输输出出C C信号信号处处理系理系统统每每获获得一次高得一次高电压电压，就，就计计数一次数一次D D信号信号处处理系理系统统每每获获得一次低得一次低电压电压，就，就计计数一次数一次 信号信号处理处理系统系统BCAR1R2第
10、26页，本讲稿共37页1 1、信息的拾取和传感器、信息的拾取和传感器（3 3）几种常见传感器的工作原理）几种常见传感器的工作原理压力传感器压力传感器压力变化压力变化距离变化距离变化电容变化电容变化充放电充放电电流变化电流变化输出信号交流交流第27页，本讲稿共37页1 1、信息的拾取和传感器、信息的拾取和传感器（3 3）几种常见传感器的工作原理）几种常见传感器的工作原理声音传感器声音传感器声波振动声波振动振动膜振动振动膜振动电容变化电容变化充放电充放电电流变化电流变化第28页，本讲稿共37页1 1、以下家用电器中没有利用温度传感器的是（）、以下家用电器中没有利用温度传感器的是（）A A、洗衣机、
11、洗衣机B B、电冰箱、电冰箱C C、空调、空调DD、电饭锅、电饭锅 例与练例与练A第29页，本讲稿共37页2 2、当人走到饭店门口时，门就会自动打开，是因为门、当人走到饭店门口时，门就会自动打开，是因为门上安装了下列哪种传感器（）上安装了下列哪种传感器（）A A、温度传感器、温度传感器B B、压力传感器、压力传感器C C、红外线传感器、红外线传感器DD、声音传感器、声音传感器例与练例与练C第30页，本讲稿共37页3 3、楼道内的灯在白天无论是否有人经过都应该是、楼道内的灯在白天无论是否有人经过都应该是关闭的；晚上，若有人经过过道时，灯才会自动关闭的；晚上，若有人经过过道时，灯才会自动亮起来，其
12、余时间也应该是关闭的。设计这种过亮起来，其余时间也应该是关闭的。设计这种过道灯要使用道灯要使用 敏敏和和 敏敏两种开关。两种开关。光光声声例与练例与练第31页，本讲稿共37页2 2、信息的传递、信息的传递1、利用纸和印刷术传递2、利用电来传递无线传输有线传输电磁波：电缆、光缆：方式电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大第32页，本讲稿共37页三、信息的处理和数字通信三、信息的处理和数字通信1 1、模拟信号、模拟信号2 2、数字信号、数字信号电压电压tO010101010101010第33页，本讲稿共37页1.建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是 ()A法拉第 B奥斯特 C赫兹 D
13、麦克斯韦 例与练例与练D2.以下有关在真空中传播的电磁波的说法正确的是()A频率越大，传播的速度越大B频率不同，传播的速度相同C频率越大，其波长越大D频率不同,传播速度也不同 B第34页，本讲稿共37页例与练例与练3.关于紫外线，下列说法中正确的是()A一切物体都会发出紫外线B紫外线可用于无线电通讯C紫外线有较高的能量，足以破坏细胞中的物质D在紫外线照射下，所有物质会发出荧光C第35页，本讲稿共37页例与练例与练4、为了使需要传递的音频信号载在电磁波上发射到远方，必须对高频交变电流进行()A调谐 B调制 C解调 D检波 5.转换电视频道，选择自己喜欢的电视节目，称为 ()A调幅 B调频 C调制 D调谐 BD第36页，本讲稿共37页6、一般女同学发出声音的最高频率约为1.1kHz，这样的声音通过中央人民广播电台第二套节目720 kHz向外广播时，发出的无线电波的频率是 ()A721.1 kHz B720 kHz C718.9 kHz D1.1 kHz B第37页，本讲稿共37页