41电磁振荡（4大题型）.docx

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4.1电磁振荡

知识点1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叫作振荡电流。振荡电流实际上就是交变电流，不过习惯上指频率很高的交变电流。

（2）振荡电路：产生振荡电流的电路叫作振荡电路。

（3）LC振荡电路：当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L与电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。

2、电磁振荡的产生

（1）电路分析

a

充电完毕

电场能达到最大，磁场能为0，电路中的感应电流为0

a→b

放电过程

电容器所带电荷量减少，由于线圈的自感作用，电路中的电流i由0逐渐增大，电路中电场能向磁场能转化，电场能逐渐减少，磁场能逐渐增加

b

放电完毕

磁场能达到最大，电场能为0，电路中电流i达到最大

b→c

充电过程

电容器所带电荷量增加，由于线圈的自感作用，电路中电流i逐渐减小，电路中磁场能向电场能转化，电场能逐渐增加，磁场能逐渐减少

c

充电完毕

电场能达到最大（与甲图的电场反向），磁场能为0，电路中感应电流为0

c→d

放电过程

电容器所带电荷量减少，由于线圈的自感作用，电路中的电流i由0逐渐增大，电路中电场能向磁场能转化，电场能逐渐减少，磁场能逐渐增加

d

放电完毕

磁场能达到最大，电场能为0，电路中电流i达到最大（方向与原方向相反）

d→e

充电过程

电容器所带电荷量增加，由于线圈的自感作用，电路中电流i逐渐减小，电路中磁场能向电场能转化，电场能逐渐增加，磁场能逐渐减少

e与a是相同的状态的，即振荡电路完成了一个周期。如此重复下去，电路中就产生了振荡电流。

（2）振荡电流、电容器极板上电荷量随时间的变化图像

（3）极值关系

①回路中电流为零时，电容器极板上的电荷量最大，电场强度最大，电场能最大，自感电动势最大。

②电容器极板上的电荷量为零时，回路中电流最大，磁感应强度最大，磁场能最大，自感电动势为零。

知识点2电磁振荡中的能量变化

1、振荡规律分析

（1）两个物理过程

①放电过程：电场能转化为磁场能，q↓，i↑，电流从正极板流向负极板；

②充电过程：磁场能转化为电场能，q↑，i↓，电流从负极板流向正极板。

（2）两个特殊状态

①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（为零）；

②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（为零）。

2、电磁振荡的分类

（1）无阻尼振荡（或等幅振荡）：振荡电路中，若没有能量损失，则振荡电流的振幅（im）不变，如甲图所示。

（2）阻尼振荡（或减幅振荡）：任何振荡电路中，总存在能量损失使振荡电流i的振幅逐渐减小，如乙图所示。

【注意】实际的电磁振荡大都是阻尼振荡，任何电路都有电阻，电路中总会有一部分能量会转化为内能。另外，还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。如果能够适时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振荡。实际电路中由电源通过电子器件为LC电路补充能量。

知识点3电磁振荡的周期和频率

1、周期和频率

（1）周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫作周期，用T表示，单位是秒（s）。

（2）频率：电磁振荡完成周期性变化的次数与所用时间之比叫作它的频率，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数，用f表示，单位是赫兹（Hz）。

2、周期和频率公式

周期：；频率：。其中，L的单位是亨利（H），C的单位是法拉（F）。

3、固有周期和固有频率

（1）如果没有能量损耗，也不受其他外界条件影响，这时振荡电路的周期和频率分别叫作振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。

（2）周期和频率只与L、C有关，与极板所带的电荷量、两板间的电压及电路中的电流无关。

（3）电感L和电容C在LC振荡电路中既是能量的转换器，又决定着能量转换的快慢，L或C越大，能量转换时间越长，故周期也越长。

（4）振荡电路中i、B、q、E的变化周期均为，但电场能和磁场能的变化周期是振荡周期的一半，即。

1、LC振荡电路各物理量变化的对应关系

时刻

工作过程

q

E

i

B

能量

t＝0

放电开始

qm

Em

0

0

E电最大；E磁最小

0~

放电过程

qm→0

Em→0

0→im

0→Bm

E电→E磁

放电结束

0

0

im

Bm

E电最小；E磁最大

~

充电过程

0→qm

0→Em

im→0

Bm→0

E磁→E电

充电结束

qm

Em

0

0

E电最大；E磁最小

~

放电过程

qm→0

Em→0

0→im

0→Bm

E电→E磁

放电结束

0

0

im

Bm

E电最小；E磁最大

~T

充电过程

0→qm

0→Em

im→0

Bm→0

E磁→E电

T

充电结束

qm

Em

0

0

E电最大；E磁最小