选择性必修 第二册 · 人教版
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25 电磁振荡

免费读1251字2024-07-22

  老师:各位同学大家好,通过前面的学习,我们知道根据麦克思维的电磁场理论,想要产生持续的电磁波就需要有变化的电磁场,而想要产生变化的电磁场就需要变化的电流。那么这节课我们就一起来关注其中一类特殊的胶病电流。先来看这样一个电路,由一个电源,一个线圈、一个电容、一个灵敏电流剂和一个单刀双指开关来组成。如果我们进行这样的操作,先将开关与一极限柱相连一段时间后,再与二级县主相恋,会发生什么现象,请大家先思考预测一下。来我们通过一个实验视频来一起观察一下灵敏电流剂中的示数变化。首先我们把单刀双指开关拨向电源一侧,然后接通电源,于是电源给电容器充电,然后我们把开关拨向信圈一侧,你观察到了什么现象?重复一下实验,再次进行观察,我们发现指针在周期性的左右摆动,说明产生了大小方向都在改变的电流,并且是周期性的变化非常的迅速,周期比较短。这种大小和方向做周期性变化的电流,我们称为了震荡电流,而能够产生震荡电流的电路就称为了震荡电路。最简单的震荡电路就是像刚才我们把开关拨向线圈一侧电路一样,是由自感线圈l和电容器c组成的,称为了LC震荡电路。

  老师:那这种震荡电流是我们之前学过的胶变电流吗?确实是胶变电流,不过它的特殊之处是频率很高,属于高频胶变电流。那再具体一点,回到我们开头的实验中来,这是最简单的LC震荡电路。除了电流式周期性变化,那还有哪些物理量发生变化了?各个物理量的变化具有哪些特点?请大家按下暂停键,自己先思考一下。电容器充满电后,将开关拨向二阶显柱,于是左侧这个回路就构成了LC震荡电路。电路接通后,电容器作为电源在电笼中放电,因此极板上的电荷量会发生改变,两极板间的电场强度和电场能也会发生改变。然后电路中还有一个线圈,线圈在电路中会有什么作用?是充当一根电阻丝吗?显然不仅仅如此,由于电流是变化的,因此线圈中会发生磁感现象,阻碍自身磁通量的变化,因此线圈中会产生磁场,因此磁感有强度和磁场能也会发生变化。此外,假如我们在这儿加上一个电压表的话,还可以测量线圈两端或者说电容器两端的电压,这个电压也必然是变化的。并且根据电流的周期性变化,我们可以推断刚才我们提到的这些物理量都是周期性变化的。总结下来,随着电容器的充放电,这一系列的物力量都在周期性变化,这种现象我们就命名为了电磁震荡。那现在问题又来了,为什么LC震荡电路中各个物理量是周期性变化?电磁震荡的一个周期内,各个物理量具体又是如何变化的?现在让我们耐下心来,从开关接通2接线柱开始放电的这一时刻,一起捋一捋各个物理量的变化情况。

  老师:首先我们做一下规定,刚刚接通二阶限柱的这一刻为0时刻,以逆时针方向为电流正方向。最初这一时刻电容器还没有开始放电,因此极板上的电荷量最多,两极板间的电场最强,而此时电流为0,电路中的能量全部储存在了电容器的电场中,此时线圈上的磁感强度为0,磁场也就是0了。

  老师:开始放电后

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