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第四章 电磁振荡与电磁波
1、电磁振荡
CONTENTS
01
02
03
04
目标
电磁振荡的产生
电磁振荡中的能量变化
电磁振动的周期和频率
典例分析
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？
一、电磁振荡的产生
①振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流
②振荡电路：能够产生振荡电流的电路。
③LC振荡电路：
当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路。
注：振荡电流实际上就是频率很高的交变电流
1、基本概念
2.振荡电路的工作原理
注意观察:电荷量和电流大小及方向的变化情况
（1）准备状态
开关向右，电容器与电源相连，此时，电容器两极板上电荷量最多，LC电路中电流为零
（2）放电过程
开关向左，电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少。到放电完毕时，放电电流达到最大值，电容器极板上没有电荷。
（3）充电过程
电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小。由于电流继续流动，电容器充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷，并且电荷逐渐增多。充电完毕的瞬间，电流减小为0，电容器极板上的电荷最多。
充电和放电反复进行，即为电磁振荡
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。
一
个
周
期
性
变
化
放电
充电
充电
放电
ｑ
ｉ
ｑ
ｉ
ｑ
ｉ
ｑ
ｉ
++ ++
- - - -
++ ++
- - - -
q=Qm i=0
q=Qm i=0
q=0 i=Im
q=0 i=Im
3、电磁振荡的图象分析——电流、电量的变化图像
电流I
0
t
电容器
电量Q
0
t
一个周期内两次充放电,电流方向改变两次
+
-
t
q
o
t
i
o
一个周期内两次充放电,电流方向改变两次
_ _ _
+ + +
L
C
L
C
_
+
放电：
电场能
磁场能
磁场能
电场能
充电：
二、电磁振荡中的能量变化
i
0
t
B
0
t
E
0
t
Q
0
t
B(I)
0
t
E(q)
t
0
磁
场
能
电
场
能
Q、B、i、E变化周期
T
电场能、磁场能变化周期
(1)两个物理过程：
放电过程：q↓→ i↑，电场能转化为磁场能。
充电过程：i↓ → q↑，磁场能转化为电场能。
充电完毕状态：q最大，i为0，电场能最大，磁场能为零。
放电完毕状态：q为0，i最大，磁场能最大，电场能为零。
(2)两个特殊状态：
无阻尼振荡和阻尼振荡
无阻尼振荡：没有能量损耗的振荡（等幅振荡）
阻尼振荡：有能量损耗的振荡（振幅减小）
频率、周期均不变
三、电磁振荡中的周期和频率
周期：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间。
频率：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．所以振荡周期（或频率）叫做振荡电路的固有周期（固有频率），简称振荡电路的周期（或频率）．
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：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。
1.如图所示为理想LC振荡回路，某时刻电容器极板带电情况和线圈中的磁场方向如图，下列哪些说法是正确的（ 　）
A.此时电容器正在充电
B.此时线圈中的磁场能在减少
C.若在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大
D.若增大电容器极板间距，振荡电流的频率增大
D
D. 磁场能正在向电场能转化
2.某时刻LC回路的状态如图所示, 则此时刻 ( )
A. 振荡电流i 正在减小
B. 振荡电流i 正在增大
C. 电场能正在向磁场能转化




C
L
由电流方向和电容器上电量可判断电路中正在充电.
AD
3. LC回路中电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示, 则 ( )
A. 在时刻t1, 电路中的电流最大
B. 在时刻t2, 电路中的磁场能最大
C. 在时刻t2至t3, 电路中电场能不断增大
D. 在时刻t3至t4, 电容的带电量不断增大
U
O
t1
t2
t3
t4
t
BC
4.（多选）对振荡电路，下列说法正确的是（ ）
B.振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为
A.振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为
C.振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为
D.振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为
CD
+

+

+

放电
5.在如图甲所示的振荡电路中，电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示，规定电路中振荡电流逆时针方向为正方向，则电路中振荡电流随时间变化的图像是（ ）
D

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