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高中物理教科版（2019）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
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，则需要不断地极大水面。
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。怎样才能产生持续变化的电流呢？
1.了解电磁振荡，知道振荡电路中电压的波形。
2.了解LC振荡电流及相关物理量的变化情况，知道电磁振荡中的能量变化。
3.振荡电路的变化过程中电流、电量、能量的变化规律。
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。
E
C
S
L
为什么会出现这样的变化波形图？
1.电磁振荡的产生
大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫振荡电流。
产生振荡电流的电路叫振荡电路。
1.振荡电流:
2.LC振荡电路:
3.理想的LC振荡电路:只考虑线圈、电容器的作用，而忽略能量损耗。
振荡电流实际上就是交变电流，习惯上指频率很高的交变电流。
1.电磁振荡的产生
－
－
－
－
L
C
＋
＋
＋
＋
i＝0
qm
q＝0
im
＋
＋
＋
＋
－
－
－
－
i＝0
qm
放电
q↓ i↑
放电
q↓ i↑
反向
充电
q↑
i↓
充
电
q↑
i↓
周期性变化
的充放电过程
im
q＝0
电流i
0
t
+
-
电容器
电量q
0
t
+
-
+
-
+
-
+
-
放电
充电
放电
充电
1.电磁振荡的产生
q最大，u最大
i最小，B最小
q最小，u最小
i最大，B最大
q最大，u最大
i最小，B最小
q最小，u最小
i最大，B最大
q最大，u最大
i最小，B最小
周而复始
放电
反向充电
反向放电
充电
我们把电路中的电流、电容器极板上的电荷量、电容器的电场强度、线圈里的磁感应强度，都在做周期性变化的这种现象叫做电磁振荡。
1.电磁振荡的产生
1.周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。
2.频率：1s内完成的周期性变化的次数。
3.振荡电路里在不受其他外界条件影响下发生无阻尼振荡时的周期和频率叫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.振荡的周期和频率
思考：电容较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些 线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？根据讨论结果，定性分析LC电路的周期（频率）与电容 C、电感L的关系。
2.振荡的周期和频率
理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是
说明：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。
2.振荡的周期和频率
例题：在LC振荡电路中，线圈L的自感系数为30μH，可调电容器C的可调范围为1.7-270pF。求振荡电路的频率范围。
解：根据LC振荡电路的频率公式
此振荡电路的频率范围是1.77×106—2.65×107Hz。
由振荡回路本身特性所决定的振荡周期和频率，叫做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。
现代的实际电路中使用的振荡器多数是晶体振荡器(如图)，其工作原理与LC振荡电路的原理基本相同。
2.振荡的周期和频率
电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化
0
t
t
0
磁
场
能
电
场
能
电场能
磁场能
放电
q、B、i、E变化周期T
电场能、磁场能变化周期
充电
3.振荡中的能量变化
两个物理过程
①放电过程:电场能转化为磁场能，q↓→ i↑
②充电过程:磁场能转化为电场能，q↑ → i↓
①充电完毕:磁场能向电场能转化完毕,电场能最大,磁场能最小.
②放电完毕: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:
两个特殊状态
3.振荡中的能量变化
若无能量损失，则有电场能与磁场能交替转化: 总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量。
但实际的LC振荡回路都有能量一部分能量转化为内能或者以电磁波形式辐射出去，所以振荡电流的振幅就会逐渐减小，直到停止振荡。
3.振荡中的能量变化
B
B
BD
3.（多选）为实现自动计费和车位空余信息的提示和统计功能等，某智能停车位通过预埋在车位地面下方的振荡电路获取车辆驶入驶出信息。如图甲所示，当车辆驶入车位时，相当于在线圈中插入铁芯，使其自感系数变大，引起电路中的振荡电流频率发生变化，计时器根据振荡电流的变化进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．时刻，线圈的磁场能为零
B．时刻，电容器带电量最大
C．过程，电容器带电量逐渐增大
D．由图乙可判断汽车正驶离智能停车位
周期和频率
03
电磁振荡：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。
电磁振荡中的能量变化
02
振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流。
振荡电路：能够产生振荡电流的电路。
电磁振荡的产生
01

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