第2节 电磁振荡
1.知道什么是LC振荡电路和振荡电流。
2.知道LC振荡电路中电磁振荡的产生过程,知道电磁振荡过程中能量转化情况。
3.知道电磁振荡的周期和频率,知道LC电路的周期和频率与哪些因素有关,并会进行相关的计算。
一、电磁振荡的产生
1.振荡电流和振荡电路
(1)振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流。
(2)振荡电路:产生振荡电流的电路。最简单的振荡电路为LC振荡电路。
2.电磁振荡的过程
放电过程:由于线圈的自感作用,放电电流由零逐渐增大,电容器极板上的电荷逐渐减少,电容器里的电场逐渐减弱,线圈的磁场逐渐增强,电场能逐渐转化为磁场能,振荡电流逐渐增大,放电完毕,电流达到最大,电场能全部转化为磁场能。
充电过程:电容器放电完毕后,由于线圈的自感作用,电流保持原来的方向逐渐减小,电容器将进行反向充电,线圈的磁场逐渐减弱,电容器里的电场逐渐增强,磁场能逐渐转化为电场能,振荡电流逐渐减小,充电完毕,电流减小为零,磁场能全部转化为电场能。
此后,这样充电和放电的过程反复进行下去。
3.电磁振荡的实质
在电磁振荡过程中,电容器极板上的电荷量,电路中的电流,与振荡电流相联系的电场和磁场都在周期性变化,电场能和磁场能也随着做周期性的转化。
二、电磁振荡的周期和频率
1.电磁振荡的周期T:电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。
2.电磁振荡的频率f:1 s内完成周期性变化的次数。
3.LC电路的周期(频率)公式
周期、频率公式:T=2π,f=,其中:周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。
判一判
(1)电磁振荡的周期和频率是由电容器和线圈(电感)共同决定的。( )
(2)通过减小电容器的电容可以使电磁振荡的频率减小。( )
提示:(1)√ (2)×
想一想
(1)振荡电流实际上就是交流电,对吗?
提示:对。振荡电流实际上就是交流电,由于频率很高,习惯上称之为振荡电流。
(2)如何理解电磁振荡中的“电”和“磁”?
提示:电磁振荡中的“电”不仅指电容器两极板上的电荷,也指该电荷产生的电场(电场强度、电势差、电场能);“磁”不仅指线圈中的电流,也指该电流产生的磁场(磁场能、磁感应强度)。电磁振荡是指这些电荷、电场、电流、磁场都随时间做周期性变化的现象。