資源簡介

第二十一章
信息的傳遞
電話
電話及電話交換機
電話的組成
話筒：聲信號變成變化的電流（聲信號變成電信號）。
聽筒：變化的電流變成聲音（電信號變成聲信號）。
電話的工作原理：
聲音（振動）→話筒→變化的電流→聽筒→振動（聲音）
通話時，一方的話筒和另一方的聽筒是串聯的。
電話交換機
為了提高電話線路的利用率而發明的
用來實現兩部電話之間的轉換
使用交換機，可以大幅度的減少電話線的數量
電話“占線”原因
對方電話沒有扣好
對方正在通話
電話交換機忙
模擬通信和數字通信
模擬信號：在話筒將聲音轉換成信號電流時，信號電流的頻率，振幅變化的情況跟聲音的頻率，振幅變化情況完全一樣，模仿聲音的“一舉一動”這種電流傳遞的信號叫模擬信號。
模擬通信：使用模擬信號的通信方式叫模擬通信，例如：傳統的市話通話，長途通話。
數字信號：用不同符號的不同組合表示的信號叫做數字信號。
數字通信：使用數字信號通信的方式叫數字通信，例如電子計算機是利用二進制碼識別信息和處理信息。
模擬通信在加工，放大和傳輸過程中抗干擾能力差，噪聲大，失真大；而數字信號形式簡單，抗干擾能力強，噪聲小，失真小。
電話交換機間的信息是靠數字信號傳遞，而電話與電話機之間的信息傳遞靠模擬信號，但是不論哪種通信都需要電話線。
電磁波的海洋
電磁波
電磁波的產生：導體中電流的迅速變化在空間激起電磁波（變化的電流產生電磁波）。
電磁波性質：是一種看不見摸不到的物質，可以在真空中傳播，傳播不需要介質。
電磁波傳播的速度c=3×108m/s，電磁波的波長為λ，波速c=λf，其中f是電磁波的頻率。
電磁波的波譜：γ射線，X射線，紫外線，紅外線，微波，短波，中波，長波。
電磁波的發射和接收
發射：將要傳輸的電信號（音頻信號，圖像信號）加載到高頻電磁波（載波）上，再通過天線發射到空中的過程。
接收：天線將電磁波接收下來，再通過接收器（收音機，電視機等）將要傳輸的電信號取出來并放大，最后還原成聲音或圖像過程。
“天線”可以同時接收多種頻率的電磁波，利用調諧器可以選出人們所需要的頻率。
電磁波的應用
微波爐：利用電磁波（波長很短的微波）來加熱食品。
雷達：
定義：利用無線電波測定物體位置的無線電設備。
工作原理：電磁波如果遇到尺寸明顯大于波長的障礙物就要發生反射，雷達就是利用電磁波的這個原理，波長越短，傳播直線性越好，反射性能越強。
無線電波：
電磁波中用于廣播，電視和移動電話的頻率為數值數百千赫茲至數百兆赫茲的那部分叫做無線電波（無線電技術中使用的電磁波）。
根據波長的不同而有不同傳播特征：分為地波，天波，空間波三種。
廣播、電視和移動通信
一.無線電廣播信號的發射和接收
無線電廣播信號的發射由廣播電臺完成，無線電廣播信號的接收由收音機完成。
發射：話筒把播音員的音信號轉換成電信號，然后用調制器把音頻電信號加載到高頻電磁波（載波）上，再通過天線發射到空中。
接收：收音機天線接到電磁波，經過收音機的調諧器選出特定頻率的信號，電子電路在把音頻信號從中選出來，進行放大，送到揚聲器里，把音頻電信號轉換成聲音。
注意：調諧器和調制器易錯：調制器是把音頻電信號加載到電磁波上的過程，而調諧器通俗叫做選臺，是在接收過程中。
二.電視信號的發射和接收
電視信號的發射由電視臺完成，電視信號的接收由電視機完成。
圖像信號的產生過程：攝像機把圖像變成電信號，發射機把電信號加載到頻率很高的電磁波上，通過發射電線發射到空中。
圖像信號的接收過程：電視機的接收天線把高頻信號接收下來，通過電視機把圖像信號取出來并放大，由顯像管把它還原成圖像。
注意：聲音信號的產生，傳播和接收與無線電廣播的工作過程相似，與無線電信號一樣，單獨的圖像信號不能在空中傳播，必須以電磁波為載體傳播。
移動通信
基本原理：移動電話能將我們講話的信號利用電磁波發射到空中同時又能在空中捕獲電磁波得到對方講話的信號。
優點：利用電磁波傳遞信息，只要在電磁波輻射到的區域都能進行通話，比固話方便。
缺點：為了保證通話的質量，必須建立較大的無線電臺進行信號的轉換，這些固定的電臺叫做基地臺。
移動電話機既是無線電發射臺又是無線電接收臺。
信息之路
微波通信
微波通信：作為載體的無線電波，頻率越高，相同時間內傳輸的信息就越多。
微波：波長在10m--1mm，頻率在30MHz--3×105MHz的電磁波。
中繼站：微波接近光波，大致沿直線傳播，微波不能沿地球表面繞射，因此每隔50km左右就需要建設一個中繼站；如果遇到高山和大洋根本無法建中繼站，有時我們需要利用同步衛星作為中繼站。
二.衛星通信
衛星通信是借助地球同步衛星來彌補微波在地面傳播的不足，在地球周圍均勻配置三顆通信衛星就可以實現全球通信。
注意：月球不能作為中繼站，因為月球離我們太遠，不利于接收。
三.光纖通信
光是一種電磁波，而且它們的頻率很高，頻率間隔很寬；美國梅曼制成世界上第一臺紅寶石激光器。
光不但能夠沿直線傳播，而且可以沿著彎曲的水流和玻璃絲傳播，不管玻璃絲怎么樣彎曲，都從一端射入的光都會順著它傳播，再從另一端射出。
光纖通信（光纜）：通信用的激光一般在特殊的管道——光導纖維（很細很細的玻璃絲）里傳播（不停地反射）。
網絡通信
把計算機聯在一起就可以實現網絡通信，發送和接收電子郵件是目前使用最頻繁的網絡通信方式。
因特網：網絡互相聯結，成為世上最大的計算機網絡，這就叫因特網。
激光的應用：激光束平行度特別好，在傳播很遠的距離后仍能保持一定的強度，制成激光測距雷達，也可以在光盤上記錄和讀取信息；激光束的亮度高，在很小的空間和很短的時間內能集中很大的能量，利用激光束切割物質，焊接金屬，醫學上稱作“光刀”。
第二十二章
能源與可持續發展
一、能源
能夠提供能量的物質叫做能源。?
1、分類：?
（1）化石能源：千百萬年前埋在地下的動植物經過漫長的地質年代形成的能源。
如：煤、石油、天然氣。?
（2）一次能源：可以從自然界直接獲得的能源。
如：化石能源、風能、水能、太陽能、地熱能、核能。?
（3）二次能源：無法從自然界直接獲取，必須通過消耗一次能源才能得到。如：電能。?（酒精）
2、人類利用能源的歷程：?
（1）自然火的利用。
（2）人工火的利用，開啟了以柴薪為主要能源的時代。?
（3）蒸汽機的發明，使人類逐步以機械動力代替人力和畜力，人類的主要能源由柴薪轉向煤。?
3、21世紀的能源趨勢：由于世界人口的急劇增加和經濟的不斷發展，能源的消耗持續增長。作為人類主要能源的化石能源的儲量并不豐富，所以開發新能源，更好的利用已知能源，是全球的重要課題。?
二、核能
質量較大的原子核發生分裂或者質量較小的原子核相互結合時釋放出的能量。?
1、原子的核式結構：?
（1）物質由分子組成，分子又由原子組成，原子由原子核和電子構成，原子核由質子和中子組成。?
（2）質子帶正電荷，電子帶負電荷，中子不帶電。?
2、獲得核能的兩個途徑：?
（1）裂變：質量較大的原子核分裂成多個新的原子核，并釋放出核能。?
①鏈式反應：用中子轟擊鈾235原子核，鈾核分裂時釋放出核能，同時產生幾個新的中子，這些中子又去轟擊其它鈾核……，于是就導致一系列鈾核持續裂變，并釋放出大量的核能。?
②核電站：利用可控制的核裂變來發電的電站。它的核心設備是核反應堆。它發電時的能量轉化過程為：核能→水蒸汽（內能）→汽輪機（機械能）→發電機（電能）。?
③原子彈：是利用不加控制的核裂變制造的核武器。?
（2）聚變：多個質量較小的原子核結合成新的原子核，并釋放出核能，也叫熱核反應。?
①氫彈：利用氫核聚變釋放的能量制造的核武器。?
②原料：氘（da?o）核、氚（chua?n）核等。?氫原子有三種：氕（無中子）、氘（1個中子）、氚（2個中子）
三、太陽能?
1、太陽能：在太陽內部，氫原子核在超高溫下發生聚變，釋放出巨大的核能。可以說，太陽核心每時每刻都在發生氫彈爆炸。?
2、太陽能是人類能源的寶庫：
（1）地球積累了大量的太陽能；?
（2）我們利用化石燃料的能量，實際上在利用上億年前地球所接收的太陽能。?
3、利用太陽能的兩種方式：
（1）一種是用集熱器把水等物質加熱；?
（2）另一種是用太陽能電池把太陽能轉化為電能。?
4、優點：安全、清潔、無污染。?
四、能源與可持續發展?
1、能量的轉化、能量的轉移，都是有方向性的。?熱傳遞從高溫物體到低溫物體
2、能源消耗對環境的影響：?
（1）空氣污染、溫室效應、水土流失和沙漠化等。?
（2）保護環境，控制和消除大氣污染，已經成為當前世界需要解決的重要課題。我們既要有效的利用能源，又要很好的控制和消除污染，總之，人類不應當無限制的向大自然索取，我們必須在提升物質文明的同時，保持與自然、環境的和諧與平衡。?
3、能源的利用要考慮可持續發展：?
（1）一方面，應該提高能源的利用率；
（2）另一方面，需要發展新的理想能源。?
未來理想能源必須滿足的幾個條件：
①必須足夠豐富，可以保證長期使用；?
②必須足夠便宜，可以保證多數人用得起；?
③相關的技術必須成熟，可以保證大規模使用；
④必須足夠安全、清潔，可以保證不會嚴重影響環境。
4、兩種能源：?
（1）不可再生能源：不能在短期內從自然界得到補充的能源。如：化石能源?、核能等。?
（2）可再生能源：可以在自然界里源源不斷的得到的能源。如：風能、水能、太陽能等。地熱能、潮汐能
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