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1、第十四章第十四章 电磁波电磁波第二节电磁振荡第二节电磁振荡大小和方向都做周期性变化的电大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流流叫振荡电流产生振荡电流的电路叫振荡电路产生振荡电流的电路叫振荡电路振荡电流振荡电流: :振荡电路振荡电路: : 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，而忽略能量损耗一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生电容器电容器具有充、放电作用线圈线圈具有自感作用L + + + +CUCULLUCULL二、过程分析二、过程分析+oqti0t反向反向放电放电反向反向充电充电正向放正向放电电正向正向充电充电(1)、两个物理过程：放电过
2、程；电场能转化为磁场能，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，充电过程：磁场能转化为电场能，q i充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。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。能最大，电场能最小。LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：(2)、两个特殊状态：1 1、电磁振荡的特点：、电磁振荡的特点：2 2、电磁振荡的变化规律：、电磁振荡的变化规律：电场能磁场能放电放电充电充电电容器电压（E）电容器带电量电路中电流
3、同同步步变变化化同同步步变变化化步调相反步调相反磁感应强度B3、变化规律的图象描述：、变化规律的图象描述：qtot电场能oito注意：注意：（1）图像应用时充分利用）图像应用时充分利用“同步、异步同步、异步”（2）EL（UL）的变化规律）的变化规律磁场能磁场能t（E U）（B ）4、电磁振荡的物理实质：、电磁振荡的物理实质：（1）q、i、E(U)、B都在发生周期性都在发生周期性的变化；的变化；（2）电场能磁场能发生周期性的转化。）电场能磁场能发生周期性的转化。3. 等幅振荡（实际应用）等幅振荡（实际应用）1. 无阻尼振荡（理想）无阻尼振荡（理想）ito2. 阻尼振荡（实际）阻尼振荡（实际）it
4、o三、阻尼振荡和无阻尼振荡三、阻尼振荡和无阻尼振荡电电磁磁振振荡荡与与简简谐谐运运动动有有很很多多相相似似之之处处，它它们们的的运运动动都都有有周周期期性性，我我们们知知道道自自由由振振动动的的周周期期只只与与振振动动系系统统本本身身的的特特性性有有关关，那那么么电电磁磁振振荡荡的的周周期期或或频频率率是是由由什什么么因因素素决定的呢？决定的呢？四、电磁振荡的周期和频率四、电磁振荡的周期和频率1 1周周期期和和频频率率：电电磁磁振振荡荡完完成成一一次次周周期期性性变变化化所所需需的的时时间间叫叫做做周周期期，一一秒秒钟钟内内完完成成周周期期变变化化的的次次数数叫叫做做频频率率 LCLC回回路路
5、的的周周期期和和频频率率由由回回路路本本身身的的特特性性决决定定这这种种由由振振荡荡回回路路本本身身特特性性所所决决定定的的振振荡荡周周期期（或或频频率率）叫叫做做振振荡荡电电路路的的固固有有周周期期（或或固固有有频频率率），简简称称振振荡荡电电路的周期（或频率）路的周期（或频率） 2 2在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场在一个周期内，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能（或磁场能）完成两次周期性变化l大量实验表明：大量实验表明：（1 1）电容增大时，周期变长（频率变低）；）电容增大时，周期变长（频率变低）；（2 2）电感增大时，周期变长（频率变低）；）电感增
6、大时，周期变长（频率变低）；（3 3）电压升高时，周期不变（频率不变）电压升高时，周期不变（频率不变）结结果果表表明明，LCLC回回路路的的周周期期和和频频率率只只与与电电容容C C和和自自感感L L有关，跟电容器的带电多少和回路电流大小无关有关，跟电容器的带电多少和回路电流大小无关l定性解释定性解释：电电容容越越大大，电电容容器器容容纳纳电电荷荷就就越越多多，充充电电和和放放电电所所需需的的时时间间就就越越长长，因因此此周周期期越越长长，频频率率越越低低；自自感感越越大大，线线圈圈阻阻碍碍电电流流变变化化的的作作用用就就越越大大，使使电电流流的的变变化化越越缓缓慢慢，因因此此周周期越长，频率
7、越低期越长，频率越低LC回路的周期和频率公式回路的周期和频率公式 （1 1）式式中中各各物物理理量量T T、L L、C C、f f的的单单位位分分别别是是s s、H H、F F、HzHz（2 2）适适当当地地选选择择电电容容器器和和线线圈圈，可可使使振振荡荡电电路路物物周周期期和频率符合我们的需要和频率符合我们的需要 （3 3）电场能、磁场能变化的周期为）电场能、磁场能变化的周期为T=T/2T=T/2电磁振荡与机械振动类比：电磁振荡与机械振动类比：iv q(u) h E磁磁 Ek E电电 Ep振振荡荡电电路路+放电放电放电放电充电充电充电充电单单摆摆第一类：电容器的电荷第一类：电容器的电荷q、
8、电压、电压u、电场、电场E、 电场能电场能E电电、线圈的自感电动势、线圈的自感电动势e自自第二类：线圈的电流第二类：线圈的电流i、磁场、磁场B、磁场能、磁场能E磁磁两类量的变化规律相反两类量的变化规律相反. 即第一类增大时即第一类增大时第二类减小第二类减小; 第一类达最大时第二类为零第一类达最大时第二类为零.两类量两类量: LC振荡电路产生振荡电流的物理原因是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；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。电场能和磁场能的周期性转换。 在解决
9、振荡电路问题时在解决振荡电路问题时, 电场能与磁场电场能与磁场能的交替转化是解决问题的能的交替转化是解决问题的线索和关键线索和关键; 与与电场能和磁场能相关的各量的变化规律是电场能和磁场能相关的各量的变化规律是解决问题的解决问题的依据依据; q-t和和i-t图线及其相互转化图线及其相互转化是解决问题的是解决问题的直观手段直观手段.小结小结课堂练习课堂练习三维设计三维设计P.88-89 例题例题1-例题例题3 跟踪训练跟踪训练1-3补充练习：补充练习： 5.3 P85-86例题例题1、2、3已已知知LCLC振振荡荡电电路路中中电电容容器器极极板板1 1上上的的电电量量随随时时间间变化变化 的曲线如图所示则（的曲线如图所示则（ ）A.aA.a、c c两时刻电路中电流最大，方向相同两时刻电路中电流最大，方向相同B.aB.a、c c两时刻电路中电流最大，方向相反两时刻电路中电流最大，方向相反C.bC.b、d d两时刻电路中电流最大，方向相同两时刻电路中电流最大，方向相同D.bD.b、d d两时刻电路中电流最大，方向相反两时刻电路中电流最大，方向相反
