在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天,電磁波對我們越來越重要。如果有一天電磁波突然沒有了,我們生活的世界沒有了電磁波會怎么樣?
其實我們已經(jīng)離不開電磁波了。水波是由機械振動形成的。一顆石子投入水面會激起一陣漣漪,但是要形成持續(xù)的水波,則需要不斷地擊打水面。要產(chǎn)生持續(xù)的電磁波,需要持續(xù)變化的電流。怎樣才能產(chǎn)生這樣的電流呢?
把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開關(guān)按照圖連成電路。把電壓傳感器(或示波器)的兩端連在電容器的兩個極板上。 先把開關(guān)置于電源一側(cè),為電容器充電;稍后再把開關(guān)置于線圈一側(cè),使電容器通過線圈放電。觀察電腦顯器顯示的電壓波形。
為什么會出現(xiàn)這樣的變化波形圖?
①振蕩電流:大小和方向都做周期性迅速變化的電流
②振蕩電路:能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路。
想一想與交流電有何區(qū)別?
當開關(guān)置于線圈一側(cè)時,由電感線圈L和電容C組成的電路,就是最簡單的振蕩電路。
2.振蕩電路的工作原理
注意觀察電荷量變化和電流大小及方向的變化情況
①電容器充電結(jié)束,兩極板上的電荷最多。
②回路中電流從0開始逐漸增到最大。兩極板電荷量從最大減為0。
③自感線圈給電容器正向充電結(jié)束,回路中電流從最大減為0,兩極板電荷量從0變回最大。
⑤自感線圈給電容器反向充電,于是整個電路回到最開始狀態(tài)。
在電磁振蕩中,能量是如何轉(zhuǎn)化的?
電磁振蕩的過程中,電場能和磁場能發(fā)生周期性的轉(zhuǎn)化
Q、B、i、E變化周期
電場能、磁場能變化周期
所以,在電磁振蕩的過程中,電場能和磁場能會發(fā)生周期性的轉(zhuǎn)化。
①放電過程:電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,q↓→ i↑
②充電過程:磁場能轉(zhuǎn)化為電場能,q↑ → i↓
①充電完畢:磁場能向電場能轉(zhuǎn)化完畢,電場能最大,磁場能最小.
②放電完畢:電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢,磁場能最大,電場能最小.
LC回路工作過程具有對稱性和周期性,可歸結(jié)為:
在電磁振蕩變化快慢與哪些因素有關(guān)?
1.周期和頻率:(1)周期:電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時間。(2)頻率:1 s內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)。(3)振蕩電路里在不受其他外界條件影響下發(fā)生無阻尼振蕩時的周期和頻率叫振蕩電路的固有周期和固有頻率,簡稱振蕩電路的周期和頻率。
思考:電容較大時,電容器充電、放電的時間會長些還是短些?線圈的自感系數(shù)較大時,電容器充電、放電的時間會長些還是短些?根據(jù)討論結(jié)果,定性分析LC電路的周期(頻率)與電容 C、電感L的關(guān)系。
理論分析表明,LC電路的周期T與電感L、電容C的關(guān)系是
①式中各物理量T、L、C、f的單位分別是s、H、F、Hz。
L:線圈的大小、形狀、匝數(shù)、鐵芯。
注意:①在一個周期內(nèi),振蕩電流的方向改變兩次; ②電場能(或磁場能)完成兩次周期性變化。
1.(振蕩電路的各物理量的變化)下圖為某時刻LC振蕩電路中電容器電場的方向和電流的方向,則下列說法正確的是(  )A.電容器正在放電B.電感線圈的磁場能正在減少C.電感線圈中的電流正在增大D.電容器的電場能正在減少答案:B解析:由題圖知,電路中電流方向為逆時針方向,電容器被充電,電場能增加,電感線圈中的電流正在減小,電感線圈的磁場能正在減少,A、C、D錯誤,B正確。
2.(根據(jù)圖像判斷振蕩電路的各物理量的變化)下圖為LC振蕩電路中電容器的極板所帶電荷量隨時間變化的曲線,下列判斷正確的是(  )①在b和d時刻,電路中電流最大②在a→b時間內(nèi),電場能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿堍踑和c時刻,磁場能為零④在O→a和c→d時間內(nèi),電容器被充電A.只有①和③B.只有②和④C.只有④D.只有①②和③答案:D
解析:a和c時刻是充電結(jié)束時刻,此時刻電場能最大,磁場能最小,為零,③正確;b和d時刻是放電結(jié)束時刻,此時刻電路中電流最大,①正確;a→b是放電過程,電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,②正確;O→a是充電過程,而c→d是放電過程,④錯誤。分析振蕩電路各量的變化規(guī)律時要抓住兩條線索。一個是i隨時間的變化規(guī)律,同時B、EB與i的變化規(guī)律一致;一個是q隨時間的變化規(guī)律,同時E、E電、u與q的變化規(guī)律一致。并且要知道i與q變化規(guī)律的關(guān)系,否則會造成思路混亂。
3.(電磁振蕩的周期和頻率)在LC振蕩電路中,用以下哪種辦法可以使振蕩頻率增大一倍(  )A.自感L和電容C都增大一倍B.自感L增大一倍,電容C減小到原來的一半C.自感L減小到原來的一半,電容C增大一倍D.自感L和電容C都減小到原來的一半答案:D

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