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电磁振荡和电磁波

一、电磁振荡

1、振荡电流和振荡电路

大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流。

能够产生振荡电流的电路叫振荡电路。最简单的振荡电路是由电感线圈和电容器组成的，简称LC回路。

LC回路中产生振荡电流是由于电容器不断充电和放电，该振荡电流是按正弦规律变化的。2、LC回路振荡过程中的能量转化

电容器放电

围磁场逐渐减弱直至消失转化的现象叫做电磁振荡。

线圈周围产生磁场并逐渐增强 线圈周电容器反向充电，这种电场能磁场能发生周期性

3、LC电路中电磁振荡的产生过程如下：

①电容器充电未开始放电时，电容器电压U最大，电场E最强，电场能最大，电路电流i=0。

②电容器开始放电后，由于自感L的作用，电流逐渐增大，磁场能增强，电容器中的电荷减少，电场能减少。在放电完毕瞬间，U=0，E=0，i最大，电场能为零，磁场能最大。

③电容器放完电后，由于自感作用，电流i保持原方向继续流动并逐渐减小，对电容器反向充电，

随电流减小，电容两端电压升高，磁场能减少而电场能增大，到电流为零瞬间，U最大，E最大，i=0，电场能最大，磁场能为零。

④电容器开始放电，产生反向放电电流，磁场能增大电场能减小，到放电完了时U=0，E=0，i最大，

电场能为零，磁场能最大。

上述过程反复循环，电路产生振荡电流。电磁振荡过程中各物理量随时间变化情况

电场

时间 振荡情况 电量Q 强度

磁感

电压 电流

应强

自感电

电场 磁场

U 强度i 动势 能 能

E 度B

最大 最大 最大 零 零 最大 最大 零

减小 减小 减小 增大 增大 减小 减小 增大

零 零 零 最大 最大 零 零 最大

反向 反向 反向

减小 减小 增大 增大 减小

增大 增大 增大

最大 最大 最大 零 零 最大 最大 零

减小 减小 减小

反向 反向

增大 增大

减小 减小 增大

零 零 零 最大 最大 零 零 最大

增大 增大 增大 减小 减小 增大 增大 减小

例在LC振荡电路中，当电容器放电完毕瞬间，以下说法正确的是（ ）。

电容器极板间的电压为零，磁场能开始向电场能转化

电流达到最大值，线圈产生的磁场达到最大值

如果没有能量辐射损耗，这时线圈的磁场能等于电容器开始放电时电容器的电场能

线圈中产生的自感电动势最大

分析与解答

正确答案：A，B，C

电容器放电完毕的瞬间，还有以下几种说法：电场能向磁场能转化完毕；磁场能开始电场能转化；电容器开始反向充电；电容器放电完毕的瞬间有如下特点：电容器电量Q=0，板间电压U=0，板间场强E=0，线圈电流I最大，磁感应强度B最大，电路磁场能最大，电场能为零。

线圈自感电动势ε

ε 等于零。

自

= ，电容器放电完毕瞬间，虽然I最大，但 为零，所以

自

由于没有考虑到能量的辐射，故能量守恒，在这一瞬间电场能E =0，磁场能E 最大，而电容器开

电 磁

始放电时，电场能E 最大，磁场能E =0,则E =E 。

电 磁 磁 电

4、LC回路的固有周期和固有频率

与电容器带电量、极板间电压及回路中电流都无关，只取决于自感线圈的自感系数和电容器的电容。周期公式：T=2π ，单位S

频率公式：f=1/2π

，单位Hz

例 要想提高电磁振荡的频率，下列办法可行的是（ ）。

A.线圈中插入铁芯 B.提高充电电压

C.增加电容器两板间距离 D.减小两板间的正对面积

分析和解答

正确答案：C，D

由公式 得知：f和Q、U、I无关；与 成反比；因此要增大f，

就要减小L、C的乘积，即减小L或C，其中C=εs/4πkd。减小L的方法有：在线圈中拉出铁芯，减小线圈长度；减少单位长度匝数。减小C的方法有：增加电容器两板间的距离；减小电容器两板间的正对面积；在电容器两板间换上介电常数较小的电介质，故C，D答案正确。可见在处理这类问题时，要熟记增大或减小L，C的方法。

5、分类

二、麦克斯韦理论

振荡的磁场（电场）产生同频率的振荡电场（磁场），变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。

注意：（1）变化的磁场能够在周围空间产生电场。这个电场叫感应电场或涡旋电场，与由电

荷激发的静电场不同，它的电场线是闭合的，它的存在与空间有无导体或电路是否闭合无关。

均匀变化是指在相等时间内磁感强度（电场强度）的变化量相等，或者说磁感强度（电场强度）对时间的变化率为一定值。

例 关于电磁理论，下面几种说法正确的是（ ）。

在电场的周围空间一定产生磁场

任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场

均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场

振荡电场的周围空间产生变化的振荡磁场

分析与解答正确答案：D

解题