电磁振荡和电磁1要点

《电磁振荡和电磁1要点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电磁振荡和电磁1要点（6页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、电磁振荡和电磁波一、电磁振荡1、振荡电流和振荡电路大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流。能够产生振荡电流的电路叫振荡电路。最简单的振荡电路是由电感线圈和电容器组成的，简 称LC回路。LC回路中产生振荡电流是由于电容器不断充电和放电，该振荡电流是按正弦规律变化的。2、LC回路振荡过程中的能量转化电场能转化为磁场育匕电流变小*电容器放电线圈周围产生磁场并逐渐增强线破场能转化为电场育七圈周围磁场逐渐减弱直至消失电容器反向充电，这种电场能磁场能发生周期性转化的现象叫做电磁振荡。3、LC电路中电磁振荡的产生过程如下： 电容器充电未开始放电时，电容器电压U最大，电场E最强，电场能最大，电路电流

2、i=0o 电容器开始放电后，由于自感L的作用，电流逐渐增大，磁场能增强，电容器中的电 荷减少，电场能减少。在放电完毕瞬间，U=0，E=0，i最大，电场能为零，磁场能最大。 电容器放完电后，由于自感作用，电流i保持原方向继续流动并逐渐减小，对电容器反 向充电，随电流减小，电容两端电压升高，磁场能减少而电场能增大，到电流为零瞬间，U最大， E最大，i=0，电场能最大，磁场能为零。 电容器开始放电，产生反向放电电流，磁场能增大电场能减小，到放电完了时U=0， E=0，i最大，电场能为零，磁场能最大。上述过程反复循环，电路产生振荡电流。电磁振荡过程中各物理量随时间变化情况时间振荡情况电量Q电场强度E电

3、压U电流强度i磁感应 强度B自感电动势电场能磁场能/ = 争宰仁最大最大最大零零最大最大零T a t -4弟辛。减小减小减小增大增大减小减小增大T零零零最大最大零零最大-t -42反向增大反向增大反向增大减小减小增大增大减小3善幸C最大最大最大零零最大最大零T3T f 24卜减小减小减小反向增大反向增大减小减小增大零零零最大最大零零最大cr增大增大增大减小减小增大增大减小例 在LC振荡电路中，当电容器放电完毕瞬间，以下说法正确的是（）。A. 电容器极板间的电压为零，磁场能开始向电场能转化B. 电流达到最大值，线圈产生的磁场达到最大值C. 如果没有能量辐射损耗，这时线圈的磁场能等于电容器开始放电

4、时电容器的电场能D. 线圈中产生的自感电动势最大分析与解答正确答案：A，B，C电容器放电完毕的瞬间，还有以下几种说法：电场能向磁场能转化完毕；磁场能开始电场能 转化；电容器开始反向充电；电容器放电完毕的瞬间有如下特点：电容器电量Q=0，板间电压 U=0，板间场强E=0，线圈电流I最大，磁感应强度B最大，电路磁场能最大，电场能为零。L线圈自感电动势8自= &，电容器放电完毕瞬间，虽然I最大，但 出为零，所以8自等 于零。由于没有考虑到能量的辐射，故能量守恒，在这一瞬间电场能E电=0，磁场能E磁最大，而电容器开始放电时，电场能E电最大，磁场能E磁=0,则E ffi=E电。4、LC回路的固有周期和固

5、有频率与电容器带电量、极板间电压及回路中电流都无关，只取决于自感线圈的自感系数和电容器 的电容。周期公式：T=2兀，单位S频率公式：f=1/2兀，单位Hz 例要想提高电磁振荡的频率，下列办法可行的是（）。A. 线圈中插入铁芯B.提高充电电压C.增加电容器两板间距离D.减小两板间的正对面积分析和解答正确答案：C，D由公式心信）得知：f和Q、U、I无关；与 成反比；因此要增大f，就要减小L、C的乘积，即减小L或C，其中C=s/4nkd。减小L的方法有：在线圈中拉出铁芯， 减小线圈长度；减少单位长度匝数。减小C的方法有：增加电容器两板间的距离；减小电容器 两板间的正对面积；在电容器两板间换上介电常数

6、较小的电介质，故C，D答案正确。可见在处 理这类问题时，要熟记增大或减小L，C的方法。5、分类振荡丁阻尼振荡（减幅振荡电路中电场能和磋场能总和减少1无阻尼振荡（等幅振荡 电路中电场能与破场能总和不变是否有策动力j-受迫振荡振菠的周期和频率等于策动力的周期和频率自由振荡二、麦克斯韦理论振荡的磁场（电场）产生同频率的 振荡电场（磁场），变化的电场和变化 的磁场总是相互联系着，形成一个不可 分离的统一体，这就是电磁场。注意：（1）变化的磁场能够在周围 空间产生电场。这个电场叫感应电场或 涡旋电场，与由电荷激发的静电场不同， 它的电场线是闭合的，它的存在与空间 有无导体或电路是否闭合无关。电场理 论要

7、壹化 的电 场产生磴 埸磁丽的交化均匀一产生的电场跋定借场的箜化不均匀一产生的电场变化变化的建场产生电 场电场的燮竟均匀一产生础场德定 电场的变化不均勾一产生的般场变化（2）均匀变化是指在相等时间内磁感强度（电场强度）的变化量相等，或者说磁感强度（电 场强度）对时间的变化率为一定值。例关于电磁理论，下面几种说法正确的是（）。A. 在电场的周围空间一定产生磁场B. 任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场C. 均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场D. 振荡电场的周围空间产生变化的振荡磁场分析与解答正确答案：D解题前应明确：不变化的电场周围不产生磁场，变化的电场周围一定产生磁场；如果电场是 均匀变

8、化的，产生的磁场是恒定的；如果电场是周期性（振荡）变化的，产生的磁场将是同频率 的周期性（振荡）变化的磁场，反之也成立，故只有D答案正确。三、电磁波1、定义：电磁场由发生区域在空间由近及远的传播就形成电磁波。2、特点：（1）电磁波是横波（2）电磁波在真空中传播的速度c=3x108m/s（3）电磁波的传播不需要介质（4）电磁波的周期T，频率f，波长人以及它们与波速的关系：T、f由振源决定，不因介质而变化；而v、人在不同的介质中其值不同；同一介质中的电磁波频率越高波长越短。典型例题：例1、图1为LC振荡电路中电容器极板上的电量q随时间t变化的图线，由图可知（）A、在t1时刻，电路的磁场能最小B、在

9、t1到t2电路中的电流值不断变小C、从t2到t3，电容器不断充电D、在t4时刻，电容器的电场能最小分析与解答：q-t图直接给出了各时刻电容器上的电量，形象地标明电容器内的电场能。q-t 图像斜率Aq/t即流过线圈的电流大小和方向，决定线圈的磁场能，q的变化趋势给出电磁场相 互转化的情境。从图1看出，tt3时刻电量最多，全是电场能，无磁场能，可选A，t4时刻电量为零，电 场能全部转化为磁场能，D正确，t2到t3, q增大，电容器充电，C正确。匕到t2, q减小，电场能转化为磁场能，电流增大，关于电流的变化也可依&，定性画出i-t图像（如图2），一目了然，B不正确。选ACD小结：LC振荡电路中与电

10、容器有关的物理量q、U、E、E电大小变化的趋势一致，与自感线 圈有关的物理量i、B、E磁大小变化的趋势一致。前者与后者大小变化的趋势相反，若q、E、U 按正弦规律变化，则i、B必按余弦规律变化。例2、LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图3所示，则下列说法错误的是（）-|crp冷5A、若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电1B、若电容器正在放电，则电容器上极板带负电C、若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D、若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大分析与解答：先根据安培定则判断出电流的方向，若该时刻电容器上极板带正电，则可知电 容器处于充电阶段，电流应正在减小，知A叙述正确。若该时刻电容

11、器上极板带负电，则可知电容器正在放电，电流正在增强，知B叙述正确， 由楞次定律知D叙述亦正确。因而错误选项只有C。小结：此题涉及电磁振荡规律、安培定则及楞次定律。因题目只给出电流的磁场方向，需先 由安培定则判断出电流方向，再根据充、放电过程的特点，假设两种情况进行判定。例3、如图4甲所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器，闭合开关S，待电 路达到稳定状态后，再打开开关S，LC电路中将产生电磁振荡，如果规定电感L中的电流方向 从a到b为正，打开开关的时刻为t=0，那么在4乙的四个图中能正确表示电感中的电流i随时 间t变化规律的是（ ）分析与解答：闭合S待电路达到稳定状态后，电感L中有从

12、a-b的正向电流，且此时电路 中电流为正向最大。断开开关S，电感L中的电流逐渐减小，方向由a-b，为规定的正方向， 在这一过程中给电容器充电，使电容器右板带正电，左板带负电，以后电容器放电时，流过L 的电流为从右向左，为规定的负方向。故应选B答案。小结：LC振荡电路的能量变化始终是：电场能和磁场能之间的相互转化，在近年的试题及 大量练习中经常出现的题目有两类：一类是首先给电容器充电，即给电路提供初始的电场能；另 一类是首先给电路提供磁场能（如本题）。练习：1、关于LC回路发生的电磁振荡，下列说法正确的是（）A、在电容器极板电荷为零的瞬间，电路中的振荡电流也为零8、自感线圈两端的电压最大时，电路

13、中的电流最大C、电容器被振荡电路充电时，电路中的磁场能逐渐转化为电场能。、当自感线圈两端电压最小时，电路中的磁场能最大2、如图5所示的电路中，L是自感系数很大的、用铜导线绕成的线圈，其电阻可以忽略不计，开关S原来是闭合的，当开关S断开瞬间，则（）A、L中的电流方向不变B、灯泡D要过一会儿才熄灭围6C、LC电路将产生电磁振荡，刚断开瞬间，磁场能最大D、电容器将放电，电场能将变为磁场能3、 按照麦克斯韦电磁场理论，以下说法中正确的是（）A、恒定的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场B、变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场C、均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D、均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场4、有一个LC振荡电路，能产生一定波长的电磁波，若要发射波长较原来短的电磁波，则 应（ ）A、增加线圈匝数B、减少线圈匝数C、减小电容器极板的正对面积D、减小电容器两极间距离5、如图6所示，电路中的线圈L电阻不计，将开关S断开瞬间记为t=0，则（ ）A、t=0时，电容器上板带正电t = -./LCB、2时，电容器上板带负电C、行时，流过L的电流最大D、2时，L两端电压为零 答案：1. CD2. AC 3. BD 4. BC 5. BC