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电磁振荡和电磁波


动能与势能相互转化,总能量守恒 振子的机械运动
四、阻尼振荡和无阻尼振荡:
1、无阻尼振荡
i
振荡电流的振幅保持
o
t 不变,即作等幅振荡。
2、阻尼振荡
i
o
t
振荡电流的振幅逐渐 变小,即作减幅振荡。
例题1:如图所示的LC振荡电路正处在振荡过
程中,某时刻L中的磁场和C中的电场如图所示,
可知( )
A、电容器中的电场强度正在增大
B、线圈中磁感强度正在增大
L
C
C、该时刻电容器带电量最多
D、该时刻振荡电流达最大值
答案:A
课堂练习: 1、 LC振荡电路中某时的状态如
图,试作出 q—t 和i—t 图线。
++ ++ -- --
q
q
t
t
作q-t图象时
要弄清是画哪个
i
i
极板;作 i- t图 象时要先规定电
流的正方向。
t
t
2、在LC振荡电路中,在电容器充电完毕未开
加速:回复力使振子运动状态 变化,惯性维持振子运动状态不变。
减速:惯性维持振子运动状态 不变,回复力使振子运动状态改变。
弹簧劲度系数k(或单摆摆长L) 振子质量m(惯性) 位移x 速度V 势能Ep 动能Ek
振动的位移随时间作正弦规律变化
能量 转化
本质 区别
电场能与磁场能相互转化,总能量守恒 振荡电路中自由电子的电磁运动
UC=UL=εL
电容器 具有充放 电作用
+ + ++
+ +++
R
C L UL
UC
C
--- -
----
εL
q=Qm i=0
放电
++ ++ q

-- --


q电
一个周 期 性
化变
放电
iq
q=0 i=Im
q=0 i=Im

充 电

-- -++ ++
q=Qm i=0
时间t
t=0
t=T/4
t=T/2 t=3T/4
始放电时,正确的说法是: A、电场能正向磁场能转化 B、磁场能正向电场能转化 C、电路里的电场最强 D、电路里的磁场最强
总结:
LC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;
LC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。
在解决振荡电路问题时,电场能与磁场能的交 替转化是解决问题的线索和关键;与电场能和磁场 能相关的各量的变化规律是解决问题的依据;q—t 和I-t 图线及其相互转化是解决问题的直观手段。
t=T
电容器 带电量
电路中 电流
电场能
最大

a (A+、B-)
零L
最大
(a→b)
最大 b 零
最大
(A-、B+)

-+ -+ -+AAA

C
最大
(bC→a)
+- +- +-BBB
最大

S
最大
(A+、B-)
E零
最大
磁场能

最大

最大

tt==t=3TTT0//42时4时时
三、电磁振荡的变化规律:
1、电磁振荡的特点:
电磁振荡和电磁波
第一节 电磁振荡
引入 概念 产生
总结
规律 种类 应用
1.电磁波与现代科技和人类生活的密切关 系。在信息技术高速发展的今天,电磁波对 我们来说越来越重要。
2.电磁波到底是什么?为什么它具有那么 大的威力?它又是怎样产生的呢?它有哪些 性质?是否具有波的共同特性?怎样利用它 来传递各种信号?……
2、电磁振荡的变化规律:
(1)总能量守恒=电场能+磁场能=恒量
(2)电场能与磁场能交替转化
放电
电场能

充电
步 电容器电压u

化 电容器带电量q
磁场能 同 步 变
电路中电流i 化

步调相反
(3)变化规律的图象描述:
q
i
o
t
o
t
u o
t
电场能
o
t
磁场能 o
演示一
t
演示二
3、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。
4、电磁振荡与简谐运动的类比
电磁振荡
简谐运动
过程 特点
对应 的物 理量
规律
充电:加在电容器两端的电压 产生充电电流;线圈的电感阻碍充电 电流的突变。
放电:线圈的电感维持放电电 流不变;电容器两端电压阻碍放电电 流。
电容C 电感L(相当于惯性) 电荷q 电流i 电场能E电场能 磁场能E磁场能
两极间电势差随时间作正弦规律变化
研究电磁波应从电磁振荡开始。
一、振荡电流与振荡电路:
1、振荡电流:
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
3、理想的LC振荡电路:
(1)LC回路:由线圈L和电容C组成的最简单振荡电路。
(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
谢谢您的关注
LC回路工作过程具有对称性和周期性,可归结为:
(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↓
(2)、两个特殊状态:
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。
二、电磁振荡的产生:
1、与电场能和磁场能有关的因素:
(1)与电场能有关的因素:
电场能
电场线密度 L 电场强度E
++++
CE
-- --
S
电容器极板间电压u
电容器带电量q
(2)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
2、电磁振荡的产生过程:
q ↓ → u↓ → i ↓
线圈 具有自 感作用
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