2 电磁振荡
[学习目标] 1.知道什么是LC振荡电路和振荡电流.2.知道LC回路中振荡电流的产生过程,知道电磁振荡过程中能量转化情况.3.知道电磁振荡的周期与频率,会求LC电路的周期与频率.
一、电磁振荡的产生
[导学探究] 如图1所示,将开关S掷向1,先给电容器充电,再将开关掷向2,从此时起,电容器通过线圈放电,线圈中是否会产生自感电动势?自感电动势产生什么效果?线圈中的电流怎样变化?电容器的电场能转化为什么形式的能?当线圈中的电流减小时,是否会对电容器充电?此时线圈中的磁场能转化为什么形式的能?
图1
答案 线圈中的电流发生变化时,线圈中会产生自感电动势,阻碍线圈中电流的变化,电流逐渐增大,电容器的电场能转化为磁场能;线圈中电流减小时,对电容器充电,线圈中的磁场能转化为电容器的电场能.
[知识梳理] 电磁振荡的产生及振荡过程各物理量的变化规律
1.振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫做振荡电流.
振荡电路:产生振荡电流的电路.
2.LC振荡电路的放电、充电过程
(1)电容器放电:线圈有自感作用,放电电流不会立刻达到最大值,而是由零逐渐增大,极板上的电荷逐渐减少.放电完毕时,极板上的电荷量为零,放电电流达到最大值.该过程电容器的电场能全部转化为线圈的磁场能.
(2)电容器充电:电容器放电完毕时,线圈有自感作用,电流并不会立刻减小为零,而会保持原来的方向继续流动,并逐渐减小,电容器开始反向充电,极板上的电荷逐渐增多,电流减小到零时,充电结束,极板上的电荷量达到最大值.该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能.
3.振荡电流i(磁感应强度B、磁通量Φ、磁场能E磁、极板带电荷量q、板间电压U、电场强度E、电场能E电)随时间的变化图象,如图2所示: