Giáo án vật lý 12 - Truyền thông bằng sóng điện từ

Bài 25.TRUYỀN THÔNG BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Hiểu được vai trò của mạch dao động LC hở trong việc thu và phát sóng điện từ. - Hiểu được nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ, vai trò của sóng cao tần, quá trình Bàiến điệu, chọn sóng, tách sóng. - Hiểu được sơ đồ khối của hệ thống phát và thu thanh dùng sóng điện từ, sự lan truyền sóng của sóng điện từ quanh Trái đất. 2) Kĩ năng: - Giải thích được những hiện tượng vật lí về truyền thông bằng sóng điện từ. - Phân tích, kết luận về kiến thức từ kết quả thí nghiệm. II. Chuẩn bị: 1) GV: - Vẽ hình 25.3, 25.4, 25.5 SGK trên giấy khổ lớn để phân tích nội dung. 2) HS: Ôn tập kiến thức về dao động điện từ. II. Tổ chức các hoạt động dạy học: Tiết 1. Hoạt động 1. (5’) KIỂM TRA BÀI CŨ. + GV nêu câu hỏi kiểm tra: ? Thế nào là sóng điện từ? Nêu đặc điểm của sóng điện từ? ? Khác với sóng cơ, sóng điện từ có tính chất nào? Nêu vài TÁN chứng tỏ sóng điện từ cũng có tính chất như sóng cơ. + HS trả lời câu hỏi kiểm tra. + GV nêu vấn đề nội dung bài cần khảo sát, tìm hiểu trong tiết học. Hoạt động 2. (20’) Tìm hiểu: MẠCH DAO ĐỘNG HỞ-ĂNG TEN. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung * GV hướng dẫn HS tìm hiểu về mạch dao động hở bằng những câu hỏi gợi ý:. H1. Trong mạch dao động, năng lượng được bảo toàn. Vậy năng lượng điện từ của mạch có được bức xạ ra vùng không gian bên ngoài mạch không? H2. Để năng lượng điện từ được bức xạ ra vùng không gian rộng hơn phải làm thế nào? Khi đó năng lượng đó có được bảo toàn nữa không? -GV giới thiệu nội dung của các hình vẽ 25.2, dẫn dắt HS hiểu từ mạch dao động kín chuyển thành Câu hỏi 1 sẽ làm HS bế tắc. cá nhân suy nghĩ, thảo luận nhóm tìm hiểu khả năng bức xạ sóng điện từ ra vùng không gian bên ngoài từ mạch LC. -HS nghĩ đến việc tách ra hai bản cực của tụ điện, tách ra các vòng dây của Câuộn cảm. -Mạch dao động LC có điện từ trường hầu như không bức xạ ra ngoài: mạch dao động kín. -Nếu tách xa hai bản cực của tụ điện, đồng thời tách xa các vòng mạch dao động hở như thế nào, công dụng của mạch dao động hở hay ăngten. (hình 25.3) -Yêu cầu HS đọc nội dung ở cột phụ, giới thiệu hoạt động của ăngten. -Tìm hiểu nội dung hình 25.2, hiểu được ăngten là gì. Công dụng của ăngten. -Phân tích, thảo luận tìm hiểu công dụng của ăngten qua nội dung được thể hiện ở hình 25.3 dây của Câuộn cảm thì vùng không gian của từ trường Bàiến thiên được mở rộng dần: mạch dao động hở hay ăngten. Hoạt động 3. (20’) Tìm hiểu: NGUYÊN TẮC TRUYỀN THÔNG BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ GV cho HS xem sơ đồ khối của hệ thống phát và thu thanh dùng sóng điện từ, trình bày kết hợp với đồ thị giới thiệu các dao động cao tần, dao động âm tần và dao động cao tần Bàiến điệu để giúp HS hiểu nguyên tắc của truyền thông bằng sóng điện từ. Nêu câu hỏi gợi ý: H1. Để truyền được các thông tin như hình ảnh, âm thanh từ nơi này đến nơi khác phải làm thế nào? H2. (Từ hình 25.4) Trình Quan sát, tìm hiểu tác dụng của từng bộ phận trong sơ đồ khối (hình 25.4). Dựa vào qui trình chung của thông tin bằng sóng điện từ (SGK), phân tích. -Ống nói: Bàiến âm thanh thành dao động âm tần. -Dao động cao tần: bộ phận tạo dao động có tần số cao. -Bàiến điệu: trộn dao động âm thanh và dao động cao tần thành dao động cao tần Qui trình chung: -Bàiến các âm thanh, hình ảnh thành các dao động điện tần số thấp gọi là các tín hiệu âm tần. -Dòng sóng điện từ có tần số cao mang tín hiệu âm tần đi xa qua ăngten phát. bày tác dụng của từng bộ phận của hai hệ thống phát và thu thanh? -GV giới thiệu sơ lược chức năng của các bộ phận trong sơ đồ khối. Lưu ý quá trình Bàiến đổi dao động điện trở về dao động âm bằng thiết bị Câuối cùng là loa (thiết bị mà HS thường quan sát) -Nêu câu hỏi để HS tổng kết quá trình thông tin qua sơ đồ khối vừa phân tích. H3 Thông qua việc tìm hiểu sơ đồ khối của hệ thống phát và thu thanh, hãy cho Biết nguyên tắc chung của thông tin bằng sóng điện từ? Bàiến điệu. -Các bộ phận khác của sơ đồ khối nhóm không phân tích được vai trò vì đi sâu vào kĩ thuật. -Tham khảo SGK, ghi nhận nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ. -Dùng máy thu với ăngten thu để chọn thu lấy dao động điện từ cao tần. -Tách tín hiệu ra khỏi sóng cao tần rồi dùng loa để nghe âm thanh truyền tới. (hoặc dùng màn hình để xem hình ảnh) Tiết 2 Hoạt động 1. (30’) Tìm hiểu: SỰ TRUYỀN SÓNG ĐIỆN TỪ QUANH TRÁI ĐẤT -GV nêu yêu cầu HS quan sát bảng 25.1 và hình 25.7. Nêu câu hỏi: H1. sóng điện từ dùng trong thông tin vọ tuyến được chia thành các dải sóng thế nào? -GV giới thiệu về tầng điện li, ảnh hưởng của tầng điện li đến các loại sóng. -GV cần nhấn mạnh: sóng có  càng ngắn thì năng lượng càng cao, khả năng truyền xa tốt. H2. Trình bày việc ứng dụng các loại sóng trong thông tin liên lạc trên mặt đất. Tại sao người ta sử dụng các loại sóng như vậy? -Nên giới thiệu trường hợp truyền thông bằng sóng cực ngắn: các tín hiệu được truyền đến vệ tinh, từ vệ tinh sóng được phát về mặt đất trên từng khu vực, các đài phát tiếp sóng và phát -Quan sát các hình vẽ, phân tích tìm hiểu vì sao các loại sóng dài, trung và ngắn được sử dụng trong truyền thanh và truyền hình trên mặt đất. -Thảo luận nhóm, tìm hiểu nội dung giới thiệu trên các hình vẽ. -Sóng dùng trong thông tin vô tuyến phải có f  1000Hz -Các quá trình truyền sóng điện từ thông tin quanh TĐ có đặc điểm khác nhau vì các sóng có bước sóng khác nhau, điều kiện môi trường trên mặt đất và tính chất của bầu khí quyển. -Tầng ion trên lớp khí quyển có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình truyền sóng. + Các sóng dài, trung, ngắn bị tầng điện li và mặt đất phản xạ với mức độ khác nhau nên có thể đi vòng quanh mặt đất. Sóng được dùng truyền thanh, truyền hình trên mặt đất. + Sóng cực ngắn không bị phản xạ mà có khả năng truyền thẳng, xuyên qua tầng điện li nên dùng thông tin vũ trụ. trở lại để sóng có thể lan truyền trên phạm vi rộng trên mặt đất. Hoạt động 2. (10’) Tìm hiểu: TRUYỀN THÔNG BẰNG CÁP Đặt vấn đề bảo vệ môi trường do ảnh hưởng của sóng điện từ. H1. Có những vùng không gian, sóng điện từ truyền đến mà không được sử dụng, để tránh mất mát năng lượng sóng và để sóng điện từ không gây ảnh hưởng đến môi trường, việc sử dụng sóng điện từ trong truyền tin được thực hiện thế nào? Yêu cầu HS quan sát hình 25.8. GV phân tích, giới thiệu nội dung. -Cá nhân suy nghĩ, thảo luận nhóm, phát hiện. + sóng điện từ là những bức xạ điện từ, có thể gây tác hại cho môi trường và sinh vật. + có những vùng không gian không sử dụng sóng, do đó năng lượng sóng bị mất đi. +Nếu dùng dây dẫn, cáp để truyền sóng sẽ tránh được những tác hại đến môi trường và giảm sự mất mát năng lượng. Có thể sử dụng nhiều loại dây dẫn để truyền sóng điện từ; kĩ thuật truyền hình cáp, internet cáp, cáp dẫn ngầm qua Bàiển… Ưu điểm: -Hạn chế tối đa việc mất mát năng lượng trong những vùng không gian không sử dụng sóng. -Hạn chế gây ô nhiễm môi trường. -Ít bị nhiễu do môi trường bên ngoài. Hoạt động 3. (5’) Vận dụng - củng cố: * GV + Nêu câu hỏi củng cố bài: Nếu mạch dao động hở không có điện trở thuần thì dao động điện từ tự do trong đó có tắt dần không? Tại sao? + Hướng dẫn chuẩn bị bài mới: Xem lại nội dung ở SGK 11. - Hiện tượng cảm ứng điện từ. - Định luật Jun Lenx. * HS: - Trả lời câu hỏi. - Ghi nhận những chuẩn bị ở nhà. III. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: