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1、2.电磁振荡,1.知道什么是LC振荡电路和振荡电流。 2.知道LC电路中振荡电流的产生过程及相关物理量的变化情况。 3.知道产生电磁振荡过程中,LC振荡电路中的能量转换情况,知道振荡电路中能量损失的途径以及得到等幅振荡的方法。 4.知道什么是电磁振荡的周期和频率,了解LC电路的周期和频率公式。,1,2,1.电磁振荡的产生 (1)振荡电流:大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流,叫作振荡电流。 (2)振荡电路:能产生振荡电流的电路叫作振荡电路。由线圈L 和电容器C组成的电路是最简单的振荡电路,称为LC回路。 (3)振荡过程:如图所示,将开关S掷向1,先给电容器充电,再将开关掷向2,从此时起,电
2、容器要对线圈放电。,1,2,放电过程:由于线圈的自感作用,放电电流不能立刻达到最大值,由0逐渐增大,同时电容器极板上的电荷减少。放电完毕时,极板上的电荷为零,放电电流达到最大。该过程电容器储存的电场能转化为线圈的磁场能。 充电过程:电容器放电完毕,由于线圈的自感作用,电流并不会立刻消失,而要保持原来的方向继续流动,并逐渐减小,电容器开始反向充电,极板上的电荷逐渐增加,当电流减小到零时,充电结束,极板上的电荷量达到最大。该过程线圈中的磁场能又转化为电容器的电场能。此后电容器再放电、再充电,周而复始,于是电路中就有了周期性变化的振荡电流。,1,2,(4)电磁振荡的分类 无阻尼振荡:在电磁振荡中,如
3、果没有能量损失,振荡将永远持续下去,振荡电流的振幅永远保持不变。这种振荡叫作无阻尼振荡。 阻尼振荡:由于电路中有电阻,电路中的能量有一部分要转化成内能,还有一部分能量以电磁波的形式辐射到周围空间去了,这样,振荡电路中的能量逐渐损耗,振荡电流的振幅逐渐减小,直到停止振荡。这种振荡叫作阻尼振荡。,1,2,2.电磁振荡的周期和频率 (1)电磁振荡的周期:电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫作周期。 (2)电磁振荡的频率:单位时间内完成的周期性变化的次数叫作频率。 如果振荡电路没有能量损失,也不受外界影响,这时的周期和频率分别叫作固有周期和固有频率。,一,二,一、电磁振荡过程中各物理量的变化情况 给
4、LC电路提供能量后,利用电容器的充放电和线圈产生自感的作用,使LC电路中产生电流,同时电容器极板上电荷量q及与q相关联的电场(E,U,EE),通电线圈的电流i及与i相关联的磁场(B,EB)都发生周期性变化的现象,称电磁振荡。其中,产生的大小和方向都周期性变化的电流称振荡电流。产生振荡电流的电路称振荡电路。最简单的振荡电路是LC振荡电路。,一,二,1.各物理量变化情况一览表,一,二,一,二,2.振荡电流、极板带的电荷量随时间的变化图象,如图所示 特别警示电磁振荡过程中磁场能与电流i对应,电场能与所带电荷量q对应,在等幅振荡中,磁场能与电场能的总量保持不变。,一,二,二、LC电路中各量间的变化规律
5、及对应关系 1.同步同变关系。 在LC电路发生电磁振荡的过程中,电容器上的物理量:所带电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步同向变化的,即qEEE(或qEEE)。 振荡线圈上的物理量:振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步同向变化的,即iBEB(或iBEB)。,一,二,2.同步异变关系。 在LC电路产生电磁振荡的过程中,电容器上的三个物理量q、E、EE与线圈中的三个物理量i、B、EB是同步异向变化的,即q、E、EE同时减小时,i、B、EB同时增大,且它们是同步的,也即,3.物理量的等式关系。,一,二,4.极值、图象的对应关系。,如图所示,i=0时,q最大,E最大,EE最大,E自(E自为自
6、感电动势)最大。 q=0时,i最大,B最大,EB最大,E自=0。 对于电场E与磁场B以及电场能EE与磁场能EB随时间变化的图象也有这样的对应关系。图象能更直观地反映同步异变关系和极值对应关系。,一,二,特别警示判断LC电路处于放电过程还是充电过程的方法:当电流流向带正电的极板,电荷量增加,磁场能向电场能转化,电场能增加,电流减小,磁场能减少,处于充电过程;当电流流出带正电的极板,电荷量减少,电场能向磁场能转化,电场能减少,电流增大,磁场能增加,处于放电过程。,5.自感电动势E自与i-t图象的关系。,k的绝对值。所以,利用i-t图象可分析自感电动势随时间的变化和极值。,类型一,类型二,LC振荡电
7、路的振荡过程,【例1】 在LC电路产生电磁振荡的过程中,下列说法正确的是( ) A.电容器放电完毕时刻,回路中磁场能最小 B.回路中电流值最大时刻,回路中磁场能最大 C.电容器极板上电荷最多时,电场能最大 D.回路中电流值最小时刻,电场能最小 点拨：熟悉电磁振荡过程中相关物理量的变化规律是分析此类问题的关键。 解析：电容器放电完毕时,q=0,但此时i最大,所以磁场能最大,则A项错误;电流最小i=0时,q最多,极板间电场最强,电场能最大,则D项错误;同理分析,选项B、C正确。 答案：BC,类型一,类型二,题后反思q决定了电容器极板间的电场强弱和电场能的大小,i决定了线圈中磁场强弱和磁场能的大小。
8、因为电荷总量恒定,所以当q=qmax时,i=0;当i=imax时,q=0,从另一方面看:电容器充电时,qi;放电时qi。关键是分析q或i的变化,只要能确定一个量值的变化情况,就能分析出另一个量值的变化。,类型一,类型二,决定振荡频率的因素,【例2】 为了增大LC振荡电路的固有频率,下列办法可采取的是( ) A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯 B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数 C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯 D.减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数,类型一,类型二,面积减小,则C减小。在线圈中放入铁芯或增加线圈的匝数,则L增大;减少线圈的匝数,则L减小。故选项D正确。 答案：D 题后反思要解决此类问题,首先要明确LC振荡电路的固有频率与L、C的关系,还要明确电感线圈的自感系数L及电容器的电容C由哪些因素决定。L一般由线圈的长度、横截面积、单位长度上的,对介电常数r、极板正对面积S及板间距离d有关。,