高中物理知識點(diǎn):電磁振蕩的產(chǎn)生

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

電磁振蕩的產(chǎn)生:

1、大小和方向都做周期性迅速變化的電流叫做振蕩電流,產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。最簡單的振蕩電路是由電感線圈和電容器組成的,簡稱LC回路。LC回路中產(chǎn)生振蕩電流是由于電容器不斷充電和放電,該振蕩電流是按正弦規(guī)律變化的。
2、LC電路中電磁振蕩的產(chǎn)生過程
①放電過程:在放電過程中,q↓、u↓、E電場能↓→i↑、B↑、E磁場能↑,電容器的電場能逐漸轉(zhuǎn)變成線圈的磁場能。由于線圈的自感作用,電流i是按正弦規(guī)律逐漸增大的,電流不會(huì)立刻達(dá)到最大值。放電結(jié)束時(shí),q=0,E電場能=0,i最大,E磁場能最大,電場能完全轉(zhuǎn)化成磁場能。
②充電過程:放電結(jié)束時(shí),由于L的自感作用,電路中移動(dòng)的電荷不會(huì)立即停止運(yùn)動(dòng),仍保持原方向流動(dòng)。在充電過程中,q↑、u↑、E電場能↑→I↓、B↓、E磁場能↓,線圈的磁場能向電容器的電場能轉(zhuǎn)化。充電結(jié)束時(shí),q、E電場能增為最大,i、E磁場能均減小到零,磁場能向電場能轉(zhuǎn)化結(jié)束。
③反向放電過程:q↓、u↓、E電場能↓→i↑、B↑、E磁場能↑,電容器的電場能轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能。放電結(jié)束時(shí),q=0,E電場能=0,i最大,E磁場能最大,電場能向磁場能轉(zhuǎn)化結(jié)束。
④反向充電過程:q↑、u↑、E電場能↑→i↓、B↓、E磁場能↓,線圈的磁場能向電容器的電場能轉(zhuǎn)化。充電結(jié)束時(shí),q、E電場能增為最大,i、E磁場能均減小到零,磁場能向電場能轉(zhuǎn)化結(jié)束。
在理想情況下將如此循環(huán)下去,一個(gè)周期性變化的示意圖如圖所示。

3、無阻尼振蕩和阻尼振蕩
①無阻尼振蕩:振蕩電路中,若沒有能量損耗,則振蕩電流的振幅將不變,叫做無阻尼振蕩(或等幅振蕩),如圖甲所示。

②阻尼振蕩:任何振蕩電路中,總存在能量損耗,使振蕩電流的振幅逐漸減少,叫做阻尼振蕩(或減幅振蕩),如圖乙所示。



LC回路中產(chǎn)生振蕩電流的分析方法:


(1)在分析,LC四路中振蕩電流的產(chǎn)生過程時(shí),要明確電容C和電感L在電路中的作用。電容器在電路中有充電和放電的作用,電感線圈在電路中有阻礙電流變化的作用。電感線圈中的自感電動(dòng)勢的大小和電流的變化率成正比,方向總是阻礙電流的變化。
(2)電路中電流變化的規(guī)律電容器在放電過程中,電路中電流增大,由于線圈的阻礙作用,電流只能按正弦規(guī)律變化。電容器開始放電時(shí),電流的變化率最大,電流卻為零;電容器放電結(jié)束后,電流將保持原來的方向減小,由于線圈的阻礙作用,不可能迅速減為零,只能按正弦規(guī)律逐漸減小到零。
振蕩電流由極板上電荷量的變化率決定,與電荷量的多少無關(guān)。兩極板間的電壓由極板上電荷量的多少?zèng)Q定(電容C恒定),與電荷量的變化率無關(guān)。線圈中的自感電動(dòng)勢由電路中電流的變化率決定,而與電流大小無關(guān)。
(3)LC回路中電場能與磁場能的分析電磁振蕩的過程,實(shí)質(zhì)上是電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化的過程。LC回路中的電場能和磁場能做周期性變化,但是它們的變化周期是電磁振蕩周期的一半。這是因?yàn)殡妶瞿芎痛艌瞿芏际菢?biāo)量,只有大小在做周期性變化,而回路中的電流、電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和電容器極板上電荷的性質(zhì)在電磁振蕩的一個(gè)周期內(nèi)均改變兩次。
(4)各物理量變化情況的分析思路首先需要由題意分析該時(shí)刻是處于充電階段還是處于放電階段,一種常見的情形是根據(jù)電容器所帶電荷的電性與電路中電流的方向來判定,其次由充電階段或放電階段判定電荷量q的變化,最后再由各物理量間的同步同變關(guān)系或同步異變關(guān)系來判定其他量的變化情況。
(5)振蕩周期與頻率的分析方法電磁振蕩中,固有周期與固有頻率只取決于回路本身,與q、i、U、E等無關(guān)。因此分析周期或頻率變化情況時(shí),只需分析其決定因素的變化。在LC振蕩回路中,取決于線圈的匝數(shù)、長度、橫截面積、有無鐵芯等。



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