物理第十三章光14 2电磁振荡

2.

电磁振荡一、电磁振荡的产生：(一).几个基本概念1、振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流2、振荡电路：能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路3、理想的LC振荡电路：LC回路：由线圈L和电容C组成的最简单振荡电路。理想的LC振荡电路:只考虑电感、电容的作用，而忽略能量损耗电容器具有充、放电作用线圈具有自感作用L+

+

+

+CUC＝UL＝εLUC－

－

－

－ULεL(二)、电磁振荡的分析：(1)与电场能有关的因素：电场能电场线密度电场强度E电容器极板间电压u电容器带电量q(1)与电场能有关的因素：(2)与磁场能有关的因素：磁场能磁感线密度磁感强度B线圈中电流iC－

－

－

－Ri+

+

+

+2、电磁振荡的产生过程：充电充电—

个

周期化

变性放电放电ｑｉｑｉｑｉｑｉ++

++-

--

-++

++-

- -

-q=Qm

i=0q=Qmi=0q=0

i=Imq=0

i=Im1、电磁振荡的特点：LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：(1)、两个物理过程：放电过程；电场能转化为磁场能，q↓→i↑充电过程：磁场能转化为电场能，q↑→i↓(2)、两个特殊状态：充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。(三)、电磁振荡的变化规律：电场能 磁场能充电2、电磁振荡的变化规律：(1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量

(2)电场能与磁场能交替转化放电电容器电压ｕ电容器带电量ｑ电路中电流ｉ同步变化同步变化步调相反(3)变化规律的图象描述：touott电场能oq

ito磁场能to3、电磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷、通过线圈的电流，以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡。总结：LC振荡电路产生振荡电流的物理原因是电容器的充放电作用和线圈的自感作用；LC振荡电路产生振荡电流的物理实质是电场能和磁场能的周期性转换。在解决振荡电路问题时，电场能与磁场能的交替转化是解决问题的线索和关键；与电场能和磁场能相关的各量的变化规律是解决问题的依据；q—t和I—t

图线及其相互转化是解决问题的直观手段。例题：LC振荡电路中电容器极板上电量q随时间t变化的图线如图，由图可知：A、在t1时刻电路中的磁场能最小B、从t1到t2

，电路中的电流值不断变小C、从t2到t3

，电容器不断充电D、在t4时刻电容器的电场能最小qtt1

t2

t3

t4o答案：ACD课堂练习：1、LC振荡电路中某时的状态如++

++-

- -

-t图，试作出q—t

和I—t

图线。q

qtitit2、在LC振荡电路中，在电容器充电完毕未开始放电时，正确的说法是：A、电场能正向磁场能转化

B、磁场能正向电场能转化

C、电路里的电场最强D、电路里的磁场最强3、如图所示，L是电阻可以不计的纯电感

线圈，开关S闭合后电路中有恒定电流通过，今将开关S断开，同时开始计时，则电容器

上极板A的电量q随时间变化的图象是下图CLAB0A0B0CDtttq

qqq中的哪一项？S注：上极板带负电荷为正4、如图所示，LC电路中电流随时间变化的曲线做出的判断正确的是A、在

t1

时刻电容器两端电压最小B、在t1

时刻电容器带的电量为零C、在

t2

时刻电路中只有电场能1D、在

t2

时刻电路中只有磁场能I0tt

1

t

2答：ABC5.下图为LC振荡电路中电容器板上的电量q随时间t变化的图线，由图可知（ ）。A.在t1时刻，电路中的磁场最小B.从t1到t2，电路中的电流值不断变小

C.从t2到t3，电容器不断充电D.在t4时刻，电容器的电场能最小6.在LC振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示.A.若磁场正在减弱,则电容器的A板带负电.B.若电容器正在放电,则电容器A板带负电.C.若电路中电流正在增大,则电容器A板电量正在减少.D.若电容器正在放电,

则自感电动势正在阻碍电流减小.ACDitit（1）（2）B、阻尼振荡,任何振荡电路中,总存在能量损耗,使振荡电流i的振幅逐渐减小,这种振荡叫阻尼振荡.如图(2)A、振荡电路中，若没有能量损耗，则振荡电流的振幅将不变，这种振荡叫无阻尼振荡。如图：(1)(四)、阻尼振荡和无阻尼振荡：二.电磁振荡的周期和频率电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫周期。1S内完成的周期性变化的次数叫频率.如果没有能量损失,也不受其他外界影响,这时的周期和频率叫振荡电路的固有周期和固有频率,简称振荡电路的周期和频率.大量实验表明：电容增大时，周期变长（频率变低）；电感增大时，周期变长（频率变低）；电压升高时，周期不变（频率不变）． 结果表明，LC回路的周期和频率只与电容C和自感L有关，跟电容器的带电多少和回路电流大小无关．LC回路的周期和频率公式（1）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz．（2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路物周期和频率符合我们的需要．1f

=2p

LCT

=

2p

LCLC例1：对振荡电路，下列说法正确的是（

）A．振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的LC时间为pB．振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为2pC．振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化LC周期为2pD．振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化LC周期为2p解析：在一个周期内，电容器充电、放电各两次，每次充电或放电所用的时间为振荡周期的1/4．电场能与电场强度的方向无关，磁场能与磁感应强度的方向无关，因此在电磁振荡的一个周期内各出现两次最大值，即电场能．LCLC

．电场、磁场、电荷的或磁场能的变化周期为p变化周期跟电流的变化周期相同．均为2p所以，正确选项为C．D．2.由可变电容器和固定的电感线圈组成的

LC振荡电路，当电容调到40pF时，电路中产生的振荡电流的频率为f1，当电容调到

360

pF时，电路中产生的最高电流的频率D．为f2，则．A．f1

=

9

f2B．

f1

=

3

f2C．f1

=

f2

/

9f1

=

f2

/

3B针）．当t为磁场能第一次达到最大．3.如图所示的振荡电路中，线圈自感系数H，电容器电容F，使电容器带电（上板带正电，下板带负电）后，接通K，从接通K时算起，当接通时，电路中电流方向为

逆时针方向；．（填顺时针或逆时1.57

·10-3

s

s时，线圈中的4.电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天慢30s，造成这一现象的原因可能是（

）．A．电池用久