高中物理选修3教版课件-第14章 电磁波-电磁振荡 19页

第二节 电磁振荡 一、电磁振荡的产生 点击下图观看实验 动画演示 实验表明，LC回路里产生的振荡电流是按正 弦规律变化的。 　　　1．振荡电流：像这种由电路产生大小和方向都做周 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．由自感线圈和电容器组成的振荡电路叫做LC振荡 电路，它是一种简单的振荡电路． 　实际应用的LC振荡电路中振荡电流的频率很高． 　　 （1）振荡电流是频率很高的交变电流． （2）振荡电流跟正弦交变电流一样，也按正弦规律 变化． LC回路振荡过程 点击下图观看LC回路振荡过程 动画演示 　　（1）电磁振荡：在振荡电路里产生振荡电流的 过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流， 以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期 性变化的现象，叫做电磁振荡． 　　（2）机械振动和电磁振荡有本质的不同，但它 们具有共同的变化规律． 机械 振动 位移x（或加 速度a） 速度v 势能 动能 电磁 振荡 带电量q（或 U、E） 电流i （或B） 电场 能 磁场 能 二、阻尼振荡和无阻尼振荡 点击下图观看实验 　　 2．阻尼振荡：任何电磁振荡电路中，总存在能量 损耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，这种振荡叫做阻 尼振荡，或叫做减幅振荡． 　（1）振荡电路中的能量损耗有一部分转化为内 能（产生焦耳热），还有一部向外辐射出去而损失． 　（2）如果用振荡器不断地将电源的能量补充到 振荡电路中去，就可以保持等幅振荡． 1．无阻尼振荡：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，这种振荡叫做无阻尼振 荡，也叫做等幅振荡． 　　例：如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向 向上，且电路的电流正在增强则此时 （ ） 　　A．a点电势比b点低 　　B．电容器两极板间场强正在减小 　　C．电路中电场能正在增大 　　D．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，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、D． 三、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． LC电路的周期（频率）与哪些因素有关？ 电容较大时，电容器充电、放电的时间长些还是 短些？线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电时 间长些还是短些？ 根据上面的讨论结果，定性地讲，LC电路的周期 （频率）与电容C、电感L的大小有什么关系？ 思考与讨论 L L i  uc +q -q K  0cL u  0)( C q dt diL  0)]([ C q dt dq dt dL 02 2  LC q dt qd )cos(0   tqq 理论推导： LCwT  22  LC1 •　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． LC f LCT   2 1 2   三、LC回路的周期和频率公式 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 LC2 A．振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的 　　时间为 LC C．振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化 　　周期为 LC2 D．振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化 　　周期为 LC2 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　　　　　．LC2 LC 所以，正确选项为C．D． 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 LC f 2 1•　固有频率 LCT 2