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高中物理选择性必修第二册 第四章：电磁振荡与电磁波 第1节:电磁振荡
第1节电磁振荡
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
旅行者1号探测器是目前离地球最远的人造天体，它给我们发回了上万张神秘宇宙的照片。1990年2月14日，已经完成主要任务的旅行者1号在距离地球60亿千米之外接到了来自地球的指示，调转照相机，朝着地球的方向拍摄了一组照片。在传回地球的照片中，我们的地球是一个极小的暗淡蓝点，看不出与其他星球的区别。时至今日，我们仍然能够接收到200亿千米之外旅行者1号发来的信息。
电磁波的发现和使用带来了通信技术的发展，极大地改变了人们的生活，开阔了我们的视野。
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电磁振荡的产生
LC振荡电路
水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。电视、广播接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？
要产生持续变化的电流，可以通过线圈和电容组成的电路实现
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实验
观察振荡电路中电压的波形
把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图连成电路。把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。
先把开关置于电源一侧，为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显器显示的电压波形。
观察振荡电路中电压的波形
E
C
S
L
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实验
观察振荡电路中电压的波形
1.振荡电流：大小和方向都做周
期性变化的电流叫做振荡电流。
2.振荡电路：能够产生振荡电流
的电路叫做振荡电路。
电流I
0
t
+
-
电容器
电量Q
0
t
+
-
+
-
+
-
+
-
正向放电
正向充电
反向放电
反向充电
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振荡电路的工作原理
电磁振荡的图象分析——电流、电量的变化图像
在整个过程中，电路中的电流i、电荷量q、电场强度E、磁感应强度B，都在周期性地变化着。这种现象就是电磁振荡。
电磁振荡与机械振动虽然有着本质的不同，但它们还是具有一些共同的特点。在机械振动中，例如在单摆的振动中，位移x、速度v、加速度a 这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量q、电流i、电场强度E、磁感应强度B这几个物理量也在周期性地变化。
在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的
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i
0
t
B
0
t
Q
0
t
E
0
t
时间 t 电 流 I 电量 Q 电场能 磁场能
0
零
最大
最大
最大
零
零
零
零
零
零
零
最大
最大
最大
最大
最大
最大
最大
零
零
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放电 充电 放电 充电
正向充电结束准备放电，此时电量最大电场能最大，电流为零磁场能为零，充电时由于自感电流不会突然增加。
t
q/i
0
放电结束，电路中电流最大磁场能最大，电量为零电场能为零，由于自感电流不会立即消失，开始反向充电。
反向充电结束准备放电，此时电量最大电场能最大，电流为零磁场能为零，充电时由于自感电流不会突然增加。
放电结束，电路中电流最大磁场能最大，电量为零电场能为零，由于自感电流不会立即消失，开始正向充电。
正向充电结束准备放电，此时电量最大电场能最大，电流为零磁场能为零，充电时由于自感电流不会突然增加。
周而复始
这样不断地充电和放电，电路中就出现了大小、方向都在变化的电流，即出现了振荡电流。
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1．周期和频率：
　　①电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期，
　　②一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）．
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．
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电磁振荡的周期和频率
电磁振荡周期和频率的决定因素
理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是
①式中各物理量T、L、C、f 的单位分别是 s、H、F、Hz。
②改变周期的方法：
L：线圈的大小、形状、匝数、铁芯。
注意：①在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；
②电场能（或磁场能）完成两次周期性变化。
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电磁振荡的周期和频率
电磁振荡周期和频率的决定因素
1．振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在如图甲所示LC振荡电路中，电容器C极板上的电荷量随时间变化的图线如图乙所示，则在1×10-6s—2×10-6s内，下列说法正确的是（ ）
A．电容器C正在放电
B．电容器C正在充电
C．电场能正在向磁场能转化
D．回路中振荡电流正在逐渐增大
B
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2．如图所示为LC振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，则下列判断中错误的是（ ）
A．在b和d时刻，电路中电流最大
B．在a→b时间内，电场能转变为磁场能
C．a和c时刻，磁场能为零
D．在O→a和c→d时间内，电容器被充电
D
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3．如图所示，某LC振荡电路中，L是电阻不计的电感线图，C是电容器。该振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。不计电磁波的辐射损失，则下列说法正确的是（　　）
A．该时刻电容器正在充电
B．该时刻电路中电流正在减小
C．该时刻电场能正在向磁场能转化
D．该LC振荡电路磁场能量变化的周期为
C
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4．某时刻LC振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示．下列说法正确的是（　　）
A．若电容器上极板带正电，则电容器正在放电
B．若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在增大
C．若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大
D．若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小
A
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5．如图所示是一台电子钟，其原理类似于摆钟，摆钟是利用单摆的周期性运动计时，电子钟是利用LC振荡电路来计时。有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1min。造成这种现象的不可能原因是（　　）
A．L不变，C变大了
B．L不变，C变小了
C．L变小了，C不变
D．L、C均变小了
A
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6．如图甲为电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图像，如图乙为LC振荡电路的某一状态，线圈L中磁场方向向上，电容器中电场方向向上，则（　 　）
A．t1时刻线圈中自感电动势为零
B．t1-t2时间内LC振荡电路内的电流为逆时针
C．t2-t3中某时刻与图乙状态相对应
D．图乙中电容器极板间电场能逐渐减小
BC
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7．如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（　 　）
A．电容器正在充电
B．电感线圈中的磁场能正在减小
C．电感线圈中的电流正在增大
D．线圈中自感电动势正在减小
CD
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8．如图是教材讲解LC振荡电路中的一次周期性变化（从图①到图⑤），关于LC振荡电路描述正确的是（　　 ）
A．从图②到图③的过程是磁场能转化为电场能的过程
B．图②中电容器刚好放电结束，振荡电路中电流达到最大值
C．在一个周期内，电场能向磁场能转化完成两次
D．在一个周期内，磁场能向电场能转化完成一次
ABC
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