电磁振荡 (1).ppt

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1、第第1 1节节 电磁振荡电磁振荡一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生+一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生CLSE 实验表明，实验表明，LCLC回路里产生的振荡电流是按正回路里产生的振荡电流是按正弦规律变化的。弦规律变化的。1.振荡电流振荡电流:这种电路产生的大小和方向做周这种电路产生的大小和方向做周期性变化的电流期性变化的电流,叫振荡电流叫振荡电流.2.能够产生振荡电流的电路叫振荡电路能够产生振荡电流的电路叫振荡电路.如图如图 示是一种简单的振荡电路示是一种简单的振荡电路,称称LC振荡电路振荡电路.说明说明:由由LC回路产生的振荡电流也是一回路产生的振荡电流也是一种交变电流种交变电流,只是它

2、的频率比照明用交变电流只是它的频率比照明用交变电流的频率高得多的频率高得多.3.LC回路产生的振荡电流按正弦规律变化回路产生的振荡电流按正弦规律变化.一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生（1 1）电电磁磁振振荡荡：在在振振荡荡电电路路里里产产生生振振荡荡电电流流的的过过程程中中，电电容容器器极极板板上上的的电电荷荷，通通过过线线圈圈的的电电流流，以以及及跟跟电电流流和和电电荷荷相相联联系系的的磁磁场场和和电电场场都都发发生生周周期期性变化的现象，叫做性变化的现象，叫做电磁振荡电磁振荡（2 2）机机械械振振动动和和电电磁磁振振荡荡有有本本质质的的不不同同，但但它它们具有共同的变化规律们具有共同的

3、变化规律机械机械振动振动位移位移x x（或加或加速度速度a a）速度速度v v势能势能动能动能电磁电磁振荡振荡带电量带电量q q（或或U U、E E）电流电流i i（或或B B）电场电场能能磁场磁场能能LCLC回路振荡过程回路振荡过程电容器电容器具有充、具有充、放电作用放电作用线圈线圈具有自具有自感作用感作用L +C一一个个周周期期性性变变化化放电放电充充电电充充电电放电放电+-+-q=Qm i=0q=Qm i=0q=0 i=Imq=0 i=Im第一类：第一类：电容器的电荷电容器的电荷q、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：第二类：线

4、圈的电流线圈的电流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:(3)(3)变化规律的图象描述：变化规律的图象描述：qtot电场能电场能oito磁场能磁场能toLC_ _ _+LC_+电源用电器用电器放电：电场能磁场能磁场能电场能充电充电：(1)(1)两个物理过程：两个物理过程：放电过程放电过程:电场能转化为磁场能，电场能转化为磁场能，q iq i充电过程充电过程:磁场能转化为电场能，磁场能转化为电场能，q iq i充电完毕状态充电完毕状态:磁场能

5、向电场能转化完毕磁场能向电场能转化完毕,电场电场能最大能最大,磁场能最小磁场能最小.放电完毕状态放电完毕状态:电场能向磁场能转化完毕电场能向磁场能转化完毕,磁场磁场能最大能最大,电场能最小电场能最小.LCLC回路工作过程具有回路工作过程具有对称性对称性和和周期性周期性,可归结为可归结为(2)(2)两个特殊状态：两个特殊状态：3 3、电磁振荡的特点：、电磁振荡的特点：二、阻尼振荡和无阻尼振二、阻尼振荡和无阻尼振荡荡 2 2阻阻尼尼振振荡荡：任任何何电电磁磁振振荡荡电电路路中中，总总存存在在能能量量损损耗耗，使使振振荡荡电电流流的的振振幅幅逐逐渐渐减减小小，这这种种振振荡荡叫叫做做阻阻尼振荡尼振荡

6、，或叫做，或叫做减幅振荡减幅振荡 （1 1）振振荡荡电电路路中中的的能能量量损损耗耗有有一一部部分分转转化化为为内内能能（产生焦耳热），还有一部向外辐射出去而损失（产生焦耳热），还有一部向外辐射出去而损失 （2 2）如如果果用用振振荡荡器器不不断断地地将将电电源源的的能能量量补补充充到到振振荡电路中去，就可以保持等幅振荡荡电路中去，就可以保持等幅振荡 1 1无阻尼振荡：无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果没有能量损失，在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡电流的振幅保持不变，这种振荡叫做振荡电流的振幅保持不变，这种振荡叫做无无阻尼振荡阻尼振荡，也叫做也叫做等幅振荡等幅振荡 1.无阻尼振荡（理想）无阻尼

7、振荡（理想）2.阻尼振荡（实际）阻尼振荡（实际）itoito二、阻尼振荡和无阻尼振荡二、阻尼振荡和无阻尼振荡三、电磁振荡的周期和频率三、电磁振荡的周期和频率 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做叫做周期周期，一秒钟内完成周期变化的次数叫做，一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率频率 LC回路的周期和频率：回路的周期和频率：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（或或固有频率），简称固有频率），简称振

8、荡电路的周期振荡电路的周期（或频率）（或频率）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大量实验表明：大量实验表明：（1 1）电电容容增增大大时时，周周期期变变长长（频频率率变变低）；低）；（2 2）电电感感增增大大时时，周周期期变变长长（频频率率变变低）；低）；（3 3）电电压压升升高高时时，周周期期不不变变（频频率率不不变）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有有关关，跟跟电电容容器器的带电多少和回路电流大小无关的带电

9、多少和回路电流大小无关3 3、LCLC回路的周期和频率公回路的周期和频率公式式 （1）式式中中各各物物理理量量T、L、C、f的的单单位位分分别别是是s、H、F、Hz（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和频频率率符符合我们的需要合我们的需要 例：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：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

10、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CD 例例：如如图图所所示示的的振振荡荡电电路路中中，某某时时刻刻线线圈圈中中磁磁场场方方向向向上，且电路的电流正在增强则此时向上，且电路的电流正在增强则此时 （）Aa点电势比点电势比b点低点低B电容器两极板间场强正在减小电容器两极板间场强正在减小C电路中电场能正在增大电路中电场能正在增大D线圈中感应电动势正在减小线圈中感应电动势正在减小 解析：因为电路中电流正在增强，所以电容器处于放电过程，

11、极板上的电荷不断减少，两板间的场强正不断减小，电场能也不断减小，由安培定则可判断断得此时电容器放电的电流方向由b经线圈到a，电容器的下板带正电、上极带负电，所以b点电势高于a点电势，电流增大时，电流的变化率（磁通量的变化率）减小，所以线圈中的自感电动势在减小正确选项为A、B、D2 2、在、在LCLC振荡电路中，在电容器充电完毕振荡电路中，在电容器充电完毕未开始放电时，正确的说法是：未开始放电时，正确的说法是：A A、电场能正向磁场能转化、电场能正向磁场能转化 B B、磁场能正向电场能转化、磁场能正向电场能转化 C C、电路里的电场最强、电路里的电场最强 D D、电路里的磁场最强、电路里的磁场最

12、强C C、电路里的电场最强、电路里的电场最强1、如图所示为振荡电路在某一时刻的电、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，容器情况和电感线圈中的磁感线方向情况，由图可知，以下说法正确得是由图可知，以下说法正确得是 CL+(A C)A、电容器正在充电电容器正在充电B、电感线圈的电流正在增大电感线圈的电流正在增大C、电感线圈中的磁场能正在电感线圈中的磁场能正在 转变为电容器的电场能转变为电容器的电场能 D、自感电动势正在阻碍电流自感电动势正在阻碍电流 增加增加2、如图所示，如图所示，L是电阻可以不计的纯电感是电阻可以不计的纯电感线圈，开关线圈，开关S闭合后电路中有恒定

13、电流通过，闭合后电路中有恒定电流通过，今将开关今将开关S断开，同时开始计时，则电容器断开，同时开始计时，则电容器上极板上极板A的电量的电量q随时间变化的图象是下图随时间变化的图象是下图中的哪一项？中的哪一项？3CLAB0A0B0CDtttqqqqS注：上极板带负电荷为正注：上极板带负电荷为正3、如图所示，、如图所示，LC电路中电流电路中电流随时间变化的曲线做出的判断随时间变化的曲线做出的判断正确的是正确的是A、在、在 时刻电容器两端电压最小时刻电容器两端电压最小B、在在 时刻电容器带的电量为零时刻电容器带的电量为零C、在在 时刻电路中只有电场能时刻电路中只有电场能D、在在 时刻电路中只有磁场能时刻电路中只有磁场能t1t1t2t2I0tt1t2答：ABC小结：小结：LC振荡电路中的振荡电流按正弦规律变化，电路的状态与相应的物理量对应.电磁振荡分阻尼振荡和无阻尼振荡LC振荡电路中电磁振荡的固有周期回路的周期 固有频率