4.1 电磁振荡-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列(人教版2019选择性必修第二册)
第四章:电磁振荡与电磁波
4.1:电磁振荡
一:知识精讲归纳
考点一、电场振荡的产生及能量变化
1.振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流.
2.振荡电路:能产生振荡电流的电路.最简单的振荡电路为 LC 振荡电路.
3.LC 振荡电路的放电、充电过程
(1)电容器放电:由于线圈的自感作用,放电电流不会立刻达到最大值,而是由零逐渐增大,同时电容器极板上的
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,由于线圈的自感作用,电流并不会立刻减小为零,而要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
最多.该过程中线圈的磁场能又全部转化为电容器的电场能.
4.电磁振荡的实质
在电磁振荡过程中,电路中的电流 i、电容器极板上的电荷量 q、电容器里的电场强度 E、线圈里的磁感应强度 B,
都在周期性地变化着,电场能和磁场能也随着做周期性的转化.
技巧一:电磁振荡的产生及能量变化
1.各物理量随时间的变化图像:振荡过程中电流 i、极板上的电荷量 q、电场能 EE和磁场能 EB之间的对应关系.
2.相关量与电路状态的对应情况
电路状态 a b c d e
时刻 t0T
电荷量 q最多 0最多 0最多
电场能 EE最大 0最大 0最大
电流 i0正向最大 0反向最大 0
磁场能 EB0最大 0最大 0
3.(1)在LC 振荡回路发生电磁振荡的过程中,与电容器有关的物理量:电荷量 q、电场强度 E、电场能 EE是同步变
化的,即 q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑).
与振荡线圈有关的物理量:振 荡电流 i、磁感应 强度 B、磁场能 EB也是 同步变化的, 即 i↓→B↓→EB↓(或
i↑→B↑→EB↑).
(2)在LC 振荡过程中,电容器上的三个物理量 q、E、EE增大时,线圈中的三个物理量 i、B、EB减小,且它们的变
化是同步的,也即 q、E、EE ↓―――――――→i、B、EB↓.
考点二、电磁振荡的周期和频率
1.电磁振荡的周期 T:电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间.
2.电磁振荡的频率 f:周期的倒数,数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数.
如果振荡电路没有能量损失,也不受其他外界条件影响,这时的周期和频率分别叫作振荡电路的 固有周期和固有
频率.
3.LC 电路的周期和频率公式:T=2π,f=.
其中:周期 T、频率 f、电感 L、电容 C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F).
二:考点题型归纳
题型一:振荡回路
1.(2021·浙江杭州·高二阶段练习)如图所示,是 LC振荡电路某时刻的情况,以下说法正确的是( )
A.电容器正在充电
B.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
C.电感线圈中的电流正在减小
D.电感线圈中的磁场能正在减小
2.(2021·全国·高二专题练习)LC 振荡电路中,某时刻线圈的磁场方向如图所示,则下列说法中错误的是(
)
A.若线圈的磁场正在减弱,则电容器上极板带正电
B.若电容器正在充电,则电容器下极板带正电
C.若电容器上极板带正电,则线圈中的电流正在增大
D.若电容器正在放电,则线圈的自感电动势正在阻碍电流增大
3.(2021·全国·高二专题练习)在如图甲所示的振荡电路中,电容器极板间电压随时间变化的规律如图乙所示,
规定电路中振荡电流逆时针方向为正方向,则电路中振荡电流随时间变化的图像是( )
A.B.C.D.
题型二:电磁振荡的周期和频率
4.(2021·山东菏泽·高二期末)如图所示,一 回路的线圈电感 ,电容器电容 ,电容器两板
最大电压为 。在电容器开始放电时设为零时刻,上极板带正电,下极板带负电,则( )
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