1、第十四章第十四章 电磁波电磁波第二节第二节 电磁振荡电磁振荡演示实验演示实验实验电路图实验电路图：请同学们仔细观察实验思考下面问题：请同学们仔细观察实验思考下面问题：1.1.电流表指针为什么摆动？电流表指针为什么摆动？2.2.往复摆动说明通过往复摆动说明通过G G的电流有什么特点？的电流有什么特点？zxxk LC荡电路中存在哪些类型的能量？能量是否存在损失？电容器电容器具有充、放电作用线圈线圈具有自具有自感作用感作用L +CUCULLUCULL电场能电场能电场线密度电场线密度电容器带电量电容器带电量q电容器极板间电压电容器极板间电压u电场强度电场强度E 与电场能有关的因素与电场能有关的因素：与
2、磁场能有关的因素：与磁场能有关的因素：磁场能磁场能磁感线密度磁感线密度磁感强度磁感强度B B线圈中电流线圈中电流 i iC+Ri 电磁振荡的电磁振荡的产生过程产生过程：一一个个周周期期性性变变化化放电放电充充电电充电充电放电放电+-+-q=Qm i=0q=Qm i=0q=0 i=Imq=0 i=Im(1)、两个物理过程：、两个物理过程：放电过程放电过程；电场能转化为磁场能，电场能转化为磁场能，q i充电过程充电过程：磁场能转化为电场能，磁场能转化为电场能，q i充电完毕状态充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。能最大，磁场能最小。放电完毕状态
3、放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。能最大，电场能最小。LC回路工作过程具有回路工作过程具有对称性对称性和和周期性周期性，可归结为：，可归结为：(2)、两个特殊状态：、两个特殊状态：1 1、电磁振荡的特点：、电磁振荡的特点：(1)总能量守恒电场能磁场能恒量总能量守恒电场能磁场能恒量电场能电场能磁场能磁场能放电放电充电充电2 2、电磁振荡的变化规律：、电磁振荡的变化规律：(2)电场能与磁场能交替转化电场能与磁场能交替转化学科网电容器电压电容器电压电容器带电量电容器带电量电路中电流电路中电流同步变化同步变化同步变化同步变化步调相反步调相反(3)
4、变化规律的图象描述：变化规律的图象描述：qtotuot电场能oito磁场能to 二、阻尼振荡和无阻尼振荡二、阻尼振荡和无阻尼振荡 2 2阻尼振荡：阻尼振荡：任何电磁任何电磁振荡电路中，总存在能量损振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流的振幅逐渐耗，使振荡电流的振幅逐渐减小，这种振荡叫做减小，这种振荡叫做阻尼振阻尼振荡荡，或叫做，或叫做减幅振荡减幅振荡 1 1无阻尼振荡：无阻尼振荡：在电在电磁振荡中，如果没有能量磁振荡中，如果没有能量损失，振荡电流的振幅保损失，振荡电流的振幅保持不变，这种振荡叫做持不变，这种振荡叫做无无阻尼振荡阻尼振荡，也叫做，也叫做等幅振等幅振荡荡 t t无阻尼振荡图象无阻尼
5、振荡图象i it t阻尼振荡图象阻尼振荡图象 如果能够适时地把能量补充到振荡电路中，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。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实际中需要的等幅振荡是用振荡器振荡器来产生来产生的，振荡器靠的，振荡器靠晶体管（或电子管）晶体管（或电子管）周期性地把周期性地把电源的能量补充到振荡电路中去。电源的能量补充到振荡电路中去。说明说明三、电磁振荡的周期和频率三、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周期和频率：电磁振荡完成
6、一次周期性变化所需的时间叫做间叫做周期周期，一秒钟内完成周期变化的次数叫做，一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率频率 LC回路的周期和频率：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）叫做定的振荡周期（或频率）叫做振荡电路的固有周期振荡电路的固有周期（或（或固有频率），简称固有频率），简称振荡电路的周期振荡电路的周期（或频率）（或频率）2在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能在一个周期内，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（或磁场能）完成两次周期性变化LC电路的周期（频率）与哪
7、些因素有关？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，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？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，根据上面的讨论结果，定性地讲，LCLC电电路的周期（频率）与电容路的周期（频率）与电容C C、电感、电感L L的大小的大小有什么关系？有什么关系？思考与讨论思考与讨论 L L i uc+q-q K 0cLu 0)(CqdtdiL 0)(CqdtdqdtdL022LCqdtqd)cos(0tqq理论推导：LCwT22
8、LC13 3、LCLC回路的周期和频率公式回路的周期和频率公式 （1）式中各物理量）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是的单位分别是s、H、F、Hz（2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电）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路物周期和频率符合我们的需要 LCfLCT212例例1 1：对振荡电路，下列说法正确的是（）B振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为 LC2A振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为 LC C振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为 LC2D振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为 LC2解析：解析：在一个周期内，电容器充电、放电各两次
9、，每次充电或放电所用的时间为振荡周期的1/4电场能与电场强度的方向无关，磁场能与磁感应强度的方向无关，因此在电磁振荡的一个周期内各出现两次最大值，即电场能或磁场能的变化周期为电场、磁场、电荷的变化周期跟电流的变化周期相同均为LC2LC所以，正确选项为CD 例例2：如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中磁场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方向向上，且电路的电流正在增强则此时 （）Aa点电势比点电势比b点低点低B电容器两极板间场强正在减小电容器两极板间场强正在减小C电路中电场能正在增大电路中电场能正在增大D线圈中感应电动势正在减小线圈中感应电动势正在减小 解析
10、：解析：因为电路中电流正在增强，所以电容器处于因为电路中电流正在增强，所以电容器处于放电过程，极板上的电荷不断减少，两板间的场放电过程，极板上的电荷不断减少，两板间的场强正不断减小，电场能也不断减小，由安培定则强正不断减小，电场能也不断减小，由安培定则可判断断得此时电容器放电的电流方向由可判断断得此时电容器放电的电流方向由b经线圈经线圈到到a，电容器的下板带正电、上极带负电，所以，电容器的下板带正电、上极带负电，所以b点电势高于点电势高于a点电势，电流增大时，电流的变化率点电势，电流增大时，电流的变化率（磁通量的变化率）减小，所以线圈中的自感电（磁通量的变化率）减小，所以线圈中的自感电动势在减小动势在减小正确选项为正确选项为A、B、D小结：小结：LC振荡电路中的振荡电流按正弦规律变化，电路的状态与相应的物理量对应.电磁振荡分阻尼振荡和无阻尼振荡 LC振荡电路中电磁振荡的固有周期回路的周期振荡电路中电磁振荡的固有周期回路的周期 LCf21固有频率固有频率 LCT2谢谢!
