(海宁一中竞赛教案)电磁振荡与电磁波.doc

§5、3电磁振荡与电磁波 5．3．1、电磁振荡 电路，是由一个电感线圈和一个电容器组成的LC电路，如图5-3-1所示。 电磁振荡完成一次周期性变化时需要的时间叫做周期。一秒钟内完成的周期性变化的次数叫做频率。 振荡电路中发生电磁振荡时，如果没有能量损失，也不受其它外界的影响，即电路中发生自由振荡时的周期和频率，叫做振荡电路的固有周期和固有频率。 LC回路的周期T和频率f跟自感系数L和电容C的关系是： 。 5．3．2、电磁场 变化的磁场在周围空间激发的电场，其电场呈涡旋状，这种电场叫做涡旋电场。涡旋电场与静电场一样对电荷有力的作用；但涡旋电场又与静电场不同，它不是静电荷产生的，它的电场线是闭合的，在涡旋电场中移动电荷时电场力做的功与路径有关，因此不能引用“电势”、“电势能”等概念。 当导体作切割磁感线运动时，导体中的自由电子将受到洛仑兹力而在导体中定向移动，使这段导体两端分别积累正、负电荷，产生感应电动势，这种感应电动势又叫做动生电动势。它的计算公式为 当穿过导体回路的磁通量发生变化时（保持回路面积不变），变化的磁场周围空间产生涡旋电场，导体中的自由电子在该电场的电场力作用下定向移动形成电流，这样产生的感应电动势又叫感生电动势。它的计算公式为 5．3．3、电磁波 电磁波的电场和磁场的方向彼此垂直，并且跟传播方向垂直，所以电磁波是横波。 电磁波不同于机械波，机械波要靠介质传播，而电磁波它可以在真空中传播。电磁波在真空中的传播速度等于光在真空个的传播速度米/秒。 电磁波可以脱离电荷独立存在，电磁波具有能量，它是物质的一种特殊形态。 §5、4 整流和滤波 5．4．1、整流 （1）半波整流 5-4-1所示电路为半波整流电路，B是电源变压器，D是二极管，R是负载。当变压器输出正弦交流时，波形如图5-4-2甲所示，当＞0时，二极管D正向导通，设正向电阻为零，则。当＜0时，在交流负半周期，二极管处于反向截止状态，，所以R上无电流，，变化如图5-4-2所示。可见R上电压是单方向的，而强度是随时间变化的，称为脉动直流电。 2）全波整流 、分别完成的半波整流实现全波整流，如图5-4-3所示，O为变压器中央抽头，当＞0时，导通，截止，当＜0时截止，导通，所以R上总是有从上向下的单向电流，如图5-4-4所示。 3）桥式整流 5-4-5所示，当＞0时， 、处于导通状态，、处于反向截止，而当＜0时，、处于导通，、反向截止，流经R的电流总是从上向下的脉动直流电，它与全波整流波形相似。所不同的是，全波整流时，二极管截止时承受反向电压的最大值为，而桥式整流二极管截止时，每一个承受最大反向电压为。 5．4．2、滤波 ? 路常见的是电容滤波、电感滤波和型滤波。 5-4-6为电容滤波电路，电解电容C并联在负载R两端。由于脉动直流可看作是稳恒直流和几个交流电成份叠加而成，因而电容器的隔直流通交流的性质能让脉动直流中的大部分分交流中的大部分流成份通过电容器而滤去。使得R上获得比较平稳的直流电，如图5-4-7所示。 5-4-8所示电路中L与R串联，电压交流成份L的电阻很小，电压的直流成份则大部分降在负载电阻上，因此R上电压、电流都平稳就多，图5-4-9所示。 5-4-9所示。 5、5 例题 1、氖灯接入频率120V的交流电路中共10分钟，若氖灯点燃和熄灭电压 分析: 氖灯发光时电压应为瞬时值，而接入交流电电压120V是为有效值。所以要使氖灯发光，须使交流电电压瞬时值≥。 : 氖灯管两端电压瞬时值为 其中，由于交流电周期性特点，如图5-4-10所示，在半个周期内氖灯发光时间，则有： ，有 120=120 0～时间内，有 T内，氖灯发光时间 所以在10分钟时间内，氖灯发光时间应占通电时间的一半为5分钟。 2、三相交流电的相电压为220V，负载是不对称的纯电阻，5-4-11所示，试求：（1）中线电流。（2）线电压。 : 有中线时，三相交流三个相变电压的相位彼此差，振幅相同，因负载为纯电阻，三个线电流的相位也应彼此相差，因负载不对称，三个线电流振幅不同，但始终有。 解: （1）有中线时，三个相电压，彼此相差为，表达式为 、、为： ， 中线电流得： 。 2）线电压、、应振幅相等，最大值皆为，有效值为380V，彼此相差为。 3、如图5-4-12所示的电路中，三个交流电表的示数都相同，电阻器的阻值都是100L和电容C的大小。 分析: 、、表读数为电流的有效值，而通过电表的瞬时电流应满足：借助于电流旋转矢量关系可求解： 解: 由电流关系有 又三个电表读数相等， 由（1）推知，对应电流旋转矢量关系是 ， 由电路结构可知，超前，滞后于且相位差都小于，由此超前于，且超前量＜，注意，所以合矢量为 ， （并联关系） 电流