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1、第十四章电磁波 第二节电磁振荡 复习电磁波的发现 麦克斯韦的电磁场理论电磁波 L C K 电路图 G C L K G L C K 电路图 G L C K 电路图 G L C K 电路图 G 大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流 产生振荡电流的电路叫振荡电路 振荡电流 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 L C LC振荡电路 振荡原理分析 L C A C B L L C C C L D 放电 充电 放电 充电 L C I 磁场能 q 电场能 小结 B U E 第二 第一 整体感知 L C L C 电源 用电器
2、用电器 放电 电场能 磁场能 磁场能 电场能 充电 例 1 此图正处充电过程还是放电过程 此图正处充电过程还是放电过程 答 放电 例2 此图是处充电过程 则电容器上极板带正电还是负电 答 正电 电磁振荡种类 i t i t 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 无阻尼振荡和阻尼振荡 总结与拓展 势能 动能 势能 动能 电场能 磁场能 电场能 磁场能 势能 0 i t T T 3T T 4 2 4 电场能 思考题 1 如图所示为振荡电路
3、在某一时刻的电容器情况和电感线圈中的磁感线方向情况 由图可知 以下说法正确得是 C L AC A 电容器正在充电B 电感线圈的电流正在增大C 电感线圈中的磁场能正在转变为电容器的电场能D 自感电动势正在阻碍电流增加 1 如图所示为振荡电路在某一时刻的电容器情况和电感线圈中的磁感线方向情况 由图可知 以下说法正确得是 A 电容器正在充电B 电感线圈的电流正在增大C 电感线圈中的磁场能正在转变为电容器的电场能D 自感电动势正在阻碍电流增加 C L 2 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
4、场能D 在t2时刻电路中只有磁场能 1 i 0 t t 1 t 2 答 ABC 3 已知LC振荡电路中电容器极板1上的电量随时间变化的曲线如图所示则 A a c两时刻电路中电流最大 方向相同B a c两时刻电路中电流最大 方向相反C b d两时刻电路中电流最大 方向相同D b d两时刻电路中电流最大 方向相反 4 当LC振荡电路中电流达到最大值时 下列叙述中正确的是 A 磁感应强度和电场强度都达到最大值B 磁感应强度和电场强度都为零C 磁感应强度最大而电场强度为零D 磁感应强度是零而电场强度最大 电磁振荡的周期和频率 电磁振荡与简谐运动有很多相似之处 它们的运动都有周期性 我们知道自由振动的周
5、期只与振动系统本身的特性有关 那么电磁振荡的周期或频率是由什么因素决定的呢 本节我们将研究这个问题 一 电磁振荡的周期和频率 1 周期和频率 电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期 一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率 LC回路的周期和频率由回路本身的特性决定 这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期 或频率 叫做振荡电路的固有周期 或固有频率 简称振荡电路的周期 或频率 2 在一个周期内 振荡电流的方向改变两次 电场能 或磁场能 完成两次周期性变化 大量实验表明 1 电容增大时 周期变长 频率变低 2 电感增大时 周期变长 频率变低 3 电压升高时 周期不变 频率不变 结果表明 LC回路的
6、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 定性解释 电容越大 电容器容纳电荷就越多 充电和放电所需的时间就越长 因此周期越长 频率越低 自感越大 线圈阻碍电流变化的作用就越大 使电流的变化越缓慢 因此周期越长 频率越低 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 例 对振荡电路 下列说法正确的是 B 振荡电路中 电场能与磁场能的转化周期为 A 振荡电路中 电容器充电或放电一次所用的时间为 C 振荡过程中 电容器极板间电场强度的变化周期为 D 振荡过程中 线圈内磁感应强度的变化周期为 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 即电场能或磁场能的变化周期为 电场 磁场 电荷的变化周期跟电流的变化周期相同 均为 所以 正确选项为C D 小结 LC振荡电路中电磁振荡的固有周期回路的周期 固有频率
