物理：142《电磁振荡》课件.ppt

第十四章 电磁波　 第二节　电磁振荡 　　电磁振荡与简谐运动有很多相似之处，它们的运动都有周期性，我们知道自由振动的周期只与振动系统本身的特性有关，那么电磁振荡的周期或频率是由什么因素决定的呢？ 1．周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率． LC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定的振荡周期（或频率）叫做振荡电路的固有周期（或固有频率），简称振荡电路的周期（或频率）． 大量实验表明： （1）电容增大时，周期变长（频率变低）； （2）电感增大时，周期变长（频率变低）； （3）电压升高时，周期不变（频率不变）． 　结果表明，LC回路的周期和频率只与电容C和自感L有关，跟电容器的带电多少和回路电流大小无关． 定性解释： 　　　电容越大，电容器容纳电荷就越多，充电和放电所需的时间就越长，因此周期越长，频率越低；自感越大，线圈阻碍电流变化的作用就越大，使电流的变化越缓慢，因此周期越长，频率越低． 　LC回路的周期和频率公式 （1）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz． （2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路物周期和频率符合我们的需要． （3）电场能、磁场能变化的周期为Tˊ=T/2 * * 大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流 产生振荡电流的电路叫振荡电路 振荡电流: 振荡电路: LC回路：由线圈L和电容C组成的最简单振荡电路。理想的LC振荡电路:只考虑电感、电容的作用，而忽略能量损耗 一、电磁振荡的产生 电容器 具有充、 放电作用 线圈 具有自 感作用 L － － － － + + + + C UC＝UL＝εL UC UL εL 二、过程分析 + ? + ? + ? o q t i 0 t 反向放电 反向充电 正向放电 正向充电 (1)、两个物理过程： 放电过程；电场能转化为磁场能，q↓→ i↑ 充电过程：磁场能转化为电场能，q↑ → i↓ 充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。 放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。 LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为： (2)、两个特殊状态： 1、电磁振荡的特点： 2、电磁振荡的变化规律： 电场能 磁场能 放电 充电 电容器电压ｕ（E） 电容器带电量ｑ 电路中电流ｉ 同步变化 同步变化 步调相反 磁感应强度B 3、变化规律的图象描述： q t o t 电场能 o i t o 注意： （1）图像应用时充分利用“同步、异步” （2）EL（UL）的变化规律 磁场能 t （E U） （B ） 4、电磁振荡的物理实质： （1）q、i、E(U)、B都在发生周期性的变化； （2）电场能磁场能发生周期性的转化。 3. 等幅振荡（实际应用） 1. 无阻尼振荡（理想） i t o 2. 阻尼振荡（实际） i t o 三、阻尼振荡和无阻尼振荡 四、电磁振荡的周期和频率 2．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． 电磁振荡与机械振动类比： i－v q(u) －h E磁 － Ek E电－ Ep 振荡电路 + ? + ? + ? 放电 放电 充电 充电 单摆 第一类：电容器的电荷q、电压u、电场E、 电场能E电、线圈的自感电动势e自 第二类：线圈的电流i、磁场B、磁场能E磁 两类量的变化规律相反. 即第一类增大时第二类减小; 第一类达最大时第二类为零. 两类量: LC振荡电路产生振荡电流的物理原因是电容器的充放电作用和线圈的自感作用； LC振荡电路产生振荡电流的物理实质是电场能和磁场能的周期性转换。 在解决振荡电路问题时, 电场能与磁场能的交替转化是解决问题的线索和关键; 与电场能和磁场能相关的各量的变化规律是解决问题的依据; q-t和i-t图线及其相互转化是解决问题的直观手段. 小结