高中物理 拓展阅读14.2电磁振荡同步素材 新人教版选修3-4

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1、电磁振荡学习过程一、电磁振荡产生的过程1、电容器通过线圈的放电过程　　放电开始，电流增大，线圈中产生阻碍电流增大的自感电动势，如图所示。当电流达到最大时经历的时间为周期，在这段时间里电容器极板上的电量由最大减小到零，电场能转化为磁场能，磁场由零增大到最大。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2、电容器反向充电过程　　前周期结束时，电流从最大值开始减小，线圈中产生阻碍电流减小的自感电动势，这时线圈如同一电源向电容器充电，如图所示。电容器下极板积累的电量为正电荷，上极板为负电荷。当电流减小到零的时间为第二个周期，这段时间里电容器的电量逐渐增大，

2、电场增强，磁场减弱。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　前两个周期，电流方向没变，始终为顺时针方向。电场方向和磁场方向各改变一次。3、电容器反向放电过程　　同第一个周期相似的是电场能向磁场能转化，只是电流是逆时针方向增大。如图所示，这是第三个周期。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4、电容器再次充电过程　　同第二个周期相似的是磁场能向电场能转化，只是电流是逆时针方向减小。如图所示，这是第四个周期。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　后两个周期，电流方向始终是逆时针方向，电场方向和磁场方向也各改变一次。下个周期开始时，又

3、重复第一个周期的变化。t1=0t1～t2t2=t2～t3t3=t3～t4t4=Tt4～t5t5=T电容极板（上）带电量q正最大变小0变大负最大变小0变大正最大电势差u正最大变小0变大负最大变小0变大正最大场强大小最大变小0变大最大变小0变大最大场强方向竖直向下竖直向下　竖直向上竖直向上竖直向上　竖直向下竖直向下电场能最大变小0变大最大变小0变大最大电流大小0变大最大变小0变大最大变小0电流方向　逆时针逆时针逆时针　顺时针顺时针顺时针　磁场能0变大最大变小0变大最大变小0二、电流和电量的变化图线　　　　　　　　　　如图所示，t=0时刻LC回路中电流

4、为零时，电容器极板上电量为最大，T时刻电流达到最大时，电容器极板上电量为零。由T到T时间内，电流逐渐减小，极板电量又逐渐增大，这时电容器被反向充电。T到T时间内，电容器又反向放电，电流逐渐增大，电容器极板电量减小。T到T时间内，电容又被充电。　　从图线的对应时刻看，T时刻电流最大，磁场最强，电量为零，电场为零。T时刻电流为零，磁场为零，电量最大，电场最强。T电流反向最大，磁场与T反向达到最大，电场为零。T时刻与零时刻相同，电流为零，磁场为零，电量最大，电场最强。　　零时刻起到T时刻一个振荡周期中，电流两次出现最大，磁场两次出现最强，电量两次出现最

5、大，电场两次出现最强。电流分别在T和T时刻各改变一次方向，电场分别在T和T各改变一次方向。三、振荡的周期和频率　　电磁振荡完成上述一次周期性变化需要的时间与线圈的自感系数L的大小和电容器电容C的大小有关，T=2。　　单位时间完成周期性变化的次数，即频率为f=。　　因此改变L和C的大小即可改变LC电路的周期和频率。知识总结　　在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫电磁振荡。　　振荡过程综述：　　（1）充电完毕（充电开始）：电场能达到最大，磁场能为零，回路中

6、感应电流i=0。　　（2）放电完毕（放电开始）：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。　　（3）充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。　　（4）放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。　　注意：分析电磁振荡要掌握以下三个要点（突出能量守恒的观点）：　　①理想的LC回路中电场能E电和磁场能E磁在转化过程中的总和不变。　　②回路中电流越大时，L中的磁场能越大（磁通量越大）。　　③极板上电荷量越大时，

7、C中电场能越大（板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大）。　　LC回路中的电流图象和电荷图象总是互为余函数（如图）。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　电磁振荡的周期公式为：。