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第一节 电磁振荡 第二节 电磁振荡的周期和频率


答案: 答案:BCD.
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LC 电路的周期和频率的有关计算 回路中,电容器充电后向线圈放电发生电磁振荡时, 【 例 2】 在 LC 回路中,电容器充电后向线圈放电发生电磁振荡时 ,若将电容器两板间 】 距离增大,则振荡过程中( ) 距离增大, 则振荡过程中 A.电容器两板间的最大电压变大 . B.振荡电流的最大值变大 . C.振荡电流的频率变大 . D.电容器所带电荷量最大值变大 .
答案: 答案:零 电场 qt 图象如图所示
在电磁振荡中,结合图象可以方便了解整个振荡过程, 在电磁振荡中,结合图象可以方便了解整个振荡过程,q 减小的过程为放电 过程, 增大的过程为充电过程, 的大小变化情况正好相反, 过程, q 增大的过程为充电过程 , q 的大小变化和 i 的大小变化情况正好相反,从图象上看 it 图象和 qt 图象互补. 图象互补.
答案: 答案: C
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1 知 ,振荡电 2π LC 流的频率变大,电容器极板上所带的最大电荷量总等于充电时的电荷量,保持不变, 流的频率变大,电容器极板上所带的最大电荷量总等于充电时的电荷量,保持不变,根据 U Q = 知 ,电容减小时,两极板间的最大电压 Um 变大.因为 LC 回路的振荡频率增大,振荡 电容减小时, 变大. 回路的振荡频率增大, C 1 Qm 4Qm 周期变小, 而极板所带最大电荷量不变, 周期变小, 而极板所带最大电荷量不变, 所以在 4个周期内振荡电流的平均值 I = 1 = T T 4 增大,因为正弦交流电最大电流和平均电流有确定的对应关系, 增大,因为正弦交流电最大电流和平均电流有确定的对应关系,所以振荡电流的最大值也变 大 .故 A、B、 C 选项正确, D 选项错误 . 、 、 选项正确, 选项错误. 解析:在振荡过程中,电容器两极板间距离变大,电容减小, 解析:在振荡过程中,电容器两极板间距离变大,电容减小,由 f= =
变化相反
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2.对 LC 回路周期和频率公式的理解 . (1)LC 回路的周期和频率都由电路本身的特性 和 C 的值 决定, 与电容器极板上电荷 回路的周期和频率都由电路本身的特性(L 的值)决定 决定, 量的多少,板间电压的高低,是否接入电路等因素无关, 回路的固有周期和固 量的多少,板间电压的高低,是否接入电路等因素无关,所以称为 LC 回路的固有 周期和固 有频率. 有频率. (2)电感线圈 L 和电容器 C 在 LC 振荡电路中既是能量转换器,又决定着这种转换的快 振荡电路中既是能量转换器, 电感线圈 越大,振荡过程中因自感现象产生的自感电动势就越大,阻碍作用变大, 慢 .L 越大 ,振荡过程中因自感现象产生的自感电动势就越大 ,阻碍作用变大 ,充放电时间 变长; 越大,在充放电压一定的情况下,其充放电时间相应地变长,从而使振荡周期变长, 变长;C 越大 ,在充放电压一定的情况下 ,其充放电时间相应地变长,从而使振荡周期变长 , 越大,能量转换时间就越长,故周期越长. 也就是说 L 或 C 越大,能量转换时间就越长 ,故周期越长. (3)使用公式时,一定要注意单位,T、L、C、f 的单位分别是秒 、亨利 、法拉 、 使用公式时, 使用公式时 一定要注意单位, 、 、 、 的单位分别是秒(s)、亨利(H)、法拉(F)、 赫兹(Hz). 赫兹 .
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解析:由图中磁感应强度的方向和安培定则可知, 解析:由图中磁感应强度的方向和安培定则可知,此时电流向着电容器带负电的极板流 电容器处于放电过程中,这时两极板电荷量和电压、电场能处于减少过程, 动,电容器处于放电过程中,这时两极板电荷量和电压、电场能处于减少过程,而电流和线 圈中磁场能处于增加过程,由楞次定律可知,线圈中感应电动势阻碍电流的增大, 错误, 圈中磁场能处于增加过程, 由楞次定律可知 ,线圈中感应电动势阻碍电流的增大 , A 错误 , B、 C、D 均正确 . 、 、 均正确
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3.理解并掌握电磁振荡的周期和频率,并能用来解 理解并掌握电磁振荡的周期和频率, 理解并掌握电磁振荡的周期和频率 决简单的问题. 决简单的问题.
2.阻尼振荡和无阻尼振荡 阻尼振荡和无阻尼振荡 (1)无阻尼振荡: 无阻尼振荡: 没有能量损失, 无阻尼振荡 没有能量损失, 振荡电 流的振幅不变的电磁振荡. 流的振幅不变的电磁振荡. 不变的电磁振荡 (2)阻尼振荡:任何电磁振荡电路中,总 阻尼振荡: 阻尼振荡 任何电磁振荡电路中, 振荡电流的振幅逐渐减 存在能量损耗, 能量损耗 振荡电流的振幅逐渐减 存在能量损耗, 小. 3.电磁振荡的周期和频率 电磁振荡的周期和频率 (1)周期: 周期: 电磁振荡完成一次周期性 周期性变化 周期 电磁振荡完成一次周期性变化 需要的时间. 需要的时间. (2)频率: 频率: 频率 一秒钟内完成周期性变化的次 一秒钟内完成周期性变化的次 数.
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针对训练 11:如图表示 LC 振荡电路某时刻的情况 ,以下说法正确的是 振荡电路某时刻的情况,以下说法正确的是( : A.电容器正在充电 . B.电感线圈中的磁场能正在增加 . C.电感线圈中的电流正在增大 . D.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大 .
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主干知识 1.几个基本概念 几个基本概念
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(1)振荡电流: 振荡电流: 大小和方向都随时间做 都随时间做周 振荡电流 大小 和方向都随时间做 周 期性变化的电流. 期性变化的电流. 变化的电流 (2)振荡电路: 能够产生 振荡电流 的电 振荡电路: 能够产生振荡电流 振荡电流的电 振荡电路 路. 2.了解阻尼振荡和无阻尼振荡. 了解阻尼振荡和无阻尼振荡. 了解阻尼振荡和无阻尼振荡 (3)LC 回路 :由电容器和自感线圈组成 回路: 电容器和自感线圈组成 的电路,是一种简单的振荡电路. 的电路,是一种简单的振荡电路. (4)电磁振荡: 电磁振荡: 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, 的过程中,电容器极板上的电荷,电 路 电荷 中的电流 以及与它们相联系的电场 和 电流, 以及与它们相联系的电场 电场和 中的电流, 磁场都发生周期性变化的现象 都发生周期性变化的现象. 磁场都发生周期性变化的现象.
解析:根据电磁振荡的频率公式 f= 解析: =
)
1 知,增大 f,则须减小 L 和 C,而插入铁芯 , , 2π LC εS 增大, 正确, 时 ,L 增大 ,故选项 D 错;由电容 C=4πkd,减小 C,须减小 S 和增大 d,选项 C 正确,B = , , 错误, 与电压无关, 错误. 错误,电容 C 与电压无关 ,选项 A 错误.
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LC 振荡电路的过程分析 振荡电流随时间的变化图象, 【 例 1】 如图 甲 )所示是 LC 振荡电流随时间的变化图象,则 t1 时刻电容器极板上的电 】 如图(甲 所示是 荷量为________.t2 时刻 能达到最大值, 荷量为 . 时刻________能达到最大值,在图 乙 )中画出电容器某一极板上电荷量 能达到最大值 在图(乙 中画出电容器某一极板上电荷量 变化的图象. 变化的图象.
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(3)LC 回路的周期和频率 ① 周期公式 T=2π LC. = 1 . ② 频率公式 f= = 2π LC LC 振荡电路的周期只取决于 电容器的电容 C 和 线圈的自感系数 L, , 回路本身的性质决定, 即由 LC 回路本身的性质决定 ,和电容 器所带电荷量 q、极板间的电压 u、线 、 、 均无关. 圈中的电流 i 均无关
答案: 答案: ABC.
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针对训练 21:要想提高电磁振荡的频率,下列做法可行的是 :要想提高电磁振荡的频率,下列做法可行的是( A.提高充电电压 . 提高充电电压 B.增大电容器两极板间的正对面积 . C.增大电容器两极板间的距离 . D.在线圈中插入铁芯 .
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第一节 电磁振荡 第二节 电磁振荡的周期和频率
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学习目标 1.掌握电磁振荡的几个基本概念. 掌握电磁振荡的几个基本概念. 掌握电磁振荡的几个基本概念
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(1)由表格知:在 LC 回路发生电磁振荡的过程中,电容器上的物理量:电荷 由表格知: 回路发生电磁振荡的过程中,电容器上的物理量: 由表格知 变化一致, ↓→E↓→ ↑→E↑→ 量 q、电场强度 E、电场能 E 电 变化一致,即: q↓→ ↓→ 电↓(或 q↑→ ↑→ 电 ↑ ). 、 、 ↓→ ↓→E 或 ↑→ ↑→E . 也变化一致, i↑→ ↑→ ↑→B↑→ 振荡线圈上的物理量: 振荡线圈上的物理量: 振荡电流 i、 、 磁感应强度 B、 、 磁场能 E 磁也变化一致, : 即 ↑→ ↑→E ↓→B↓→ 或 ↓→ ↓→E 磁↓ ). . 磁 ↑(或 i↓→ ↓→ 而 q、E、E 电 与 i、B、E 磁变化是相反的即: 、 、 、 、 变化是相反的即: q、 E、 q、E、E 电 ↑ ― → i、B、E 磁↓ ― i、B、 (2)线圈中自感电动势的最大值和最小值 线圈中自感电动势的最大值和最小值 电流最大时,线圈中磁场最强,磁通量最大,磁通量的变化率最小,自感电动势最小. ① 电流最大时,线圈中磁场最强 ,磁通量最大,磁通量的变化率最小,自感电动势最小. 从图象分析,因自感电动势的大小与电流变化率成正比,当电流最大时, ②从图象分析,因自感电动势的大小与电流变化率成正比,当电流最大时,从 it 图象可 以得出, 最大处斜率为零,所以该时刻自感电动势为零; 斜率最大, 以得出, i 最大处斜率为零,所以该时刻自感电动势为零;当 i=0 时,斜率最大, 自感电动 = 势最大. 势最大. 自感电动势的大小与电容器两端的电压是相等的,同时到达最大值和最小值. ③自感电动势的大小与电容器两端的电压是相等的, 同时到达最大值和最小值.
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