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课件网) 第十四章 电磁波 第二节 电磁振荡 演示实验 实验电路图: 请同学们仔细观察实验思考下面问题: 电流表指针为什么摆动? 往复摆动说明通过G的电流有什么特点? 大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流 能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路 2、振荡电路: zxxk (2)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 (1)LC回路:由线圈L和电容C组成的最简单振荡电路。 (一).几个基本概念 LC振荡电路中存在哪些类型的能量?能量是否存在损失? 电容器 具有充、 放电作用 线圈 具有自 感作用 UC=UL=εL UC UL εL 电场能 电场线密度 电容器带电量q 电容器极板间电压u 电场强度E 与电场能有关的因素: 与磁场能有关的因素: 磁场能 磁感线密度 磁感强度B 线圈中电流 i 电磁振荡的产生过程: q=Qm i=0 (1)、两个物理过程: 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,q↑ → i↓ 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。 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。 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、电磁振荡的特点: (三)、电磁振荡的变化规律: (1)总能量守恒=电场能+磁场能=恒量 电场能 磁场能 放电 充电 2、电磁振荡的变化规律: (2)电场能与磁场能交替转化学科网 电容器电压u 电容器带电量q 电路中电流i 同步变化 同步变化 步调相反 (3)变化规律的图象描述: 电磁振荡: 在振荡电路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,以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化,这种现象叫电磁振荡。 二、阻尼振荡和无阻尼振荡 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.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. 如果能够适时地把能量补充到振荡电路中,用来补偿电路中的能量损耗,在振荡电路中也可以得到振幅不变的等幅振荡。 实际中需要的等幅振荡是用振荡器来产生的,振荡器靠晶体管(或电子管)周期性地把电源的能量补充到振荡电路中去。 说明 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 理论推导: 3、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1: 对振荡电路,下列说法正确的是( ) 解析: 所以,正确选项为C.D. 例2: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 ... ...