选修3-4第一节电磁振荡

一、电磁振荡

1.电磁振荡:在振荡电路里产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷量、通过线圈的电流以及跟电流和电荷量相联系的磁场和电场能发生周期性的变化,这种现象叫电磁振荡

2.电磁振荡的周期与频率:

二、LC振荡过程分析

三、分析LC回路电磁振荡的方法

1.在LC回路中,电容器在电路中有充电和放电的作用,电感线圈在电路中有阻碍电流变化的作用。电感线圈中的自感电动势的大小和电流的变化率成正比,方向总是阻碍电流的变化

2.电路中电流变化的规律

电容器在放电过程中,电路中电流增大,由于线圈的阻碍作用,电流只能按正弦规律变化。电容器开始放电时,电流的变化率最大,电流却为零;电容器放电结束后,电流将保持原来的方向减小,由于线圈的阻碍作用,不可能迅速减为零,只能按正弦规律逐渐减小到零。

3.LC回路中电场能与磁场能的分析

电磁振荡的过程,实质上是电场能和磁场能相互转化的过程。LC回路中的电场能和磁场能做周期性变化,但是它们的变化周期是电磁振荡周期的一半。这是因为电场能和磁场能都是标量,只有大小在做周期性变化,而回路中的电流、电场强度、磁感应强度的方向和电容器极板上电荷的性质在电磁振荡的一个周期内均改变两次。

4.振荡周期与频率的分析方法

电磁振荡中,固有周期与频率的分析方法

电磁振荡中,固有周期与固有频率只取决于回路本身,与q、i、U、E等无关。因此分析周期或频率变化情

练习题

1.如图甲所示,在LC振荡电路中,通过P点的电流变化规律如图乙所示,且把由P流向Q的方向规定为电流i的正方向,则()

A.0.5s至1s时间内,电容器C在放电

B.0.5s至1s时间内,电容器C的上极板带正电

C.1s至1.5s时间内,Q点的电势比P点的电势高

D.1s至1.5s时间内,电场能正在转变成磁场能

2.已知一理想的LC振荡电路中电流变化规律与单摆振动的速度变化规律同步,设在电容器开始放电时计时,则()

A.单摆势能最大时,LC振荡电路中的电场能最大,磁场能为零

B.单摆速度逐渐增大时,LC振荡电路中的电场能逐渐减小,磁场能逐渐增大

C.单摆动能最大时,LC振荡电路的电容器刚放完电,电场能为零,电路中电流为零

D.单摆速度逐渐减小时,LC振荡电路的电容器处于充电过程,电路中电流逐渐增大

3.如图是LC振荡电路中电流随时间变化的图象,在1.5s~2s的时间内,电容处于________状态,线圈中的电流逐渐________,电容器两极板间的电压逐渐________.

4.如图所示,LC振荡回路中振荡电流的周期为2×10-2s,自振荡电流沿逆时针方向达最大值时开始计时,当t=3.4×10-2s时,电容器正处于________(填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”)状态.这时电容器的上极板________(填“带正电”“带负电”或“不带电”).

答案

1.CD

解析:0.5s至1s时间内,振荡电流是充电电流,充电电流是由负极板向正极板;1s至1.5s时间内,振荡电流是放电电流,放电电流是由正极板流向负极板,由于电流为负值,所以由Q流向P.

2.AB

解析:电场能为零时,磁场能达到最大,电路中电流最大,故C错误;

电容器充电过程,电路中电流逐渐减小,所以D错误.

对于A、B首先要明确,电路中的电流与单摆的速度相对应,则一个周期内变化如下表:


3.充电减小增大由上表可知,第一组同步变化的是:电流i、磁场能和速度v、动能;第二组同步变化的是:电场能(q、U、E)和单摆的势能.

4.充电带正电

解析:根据题意画出此LC回路的振荡电流的变化图像如图所示.结合图像,t=3.4×10-2s时刻设为图像中的P点,则该时刻正处于反向电流减小过程,所以电容器正处于反向充电状态,上极板带正电.

发布于 2024-12-04
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