電磁振蕩和電磁波公式總結
電磁振蕩是指在電路中,電荷和電流以及與之相聯(lián)系的電場(chǎng)和磁場(chǎng)周期性地變化,同時(shí)相應的電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能在儲能元件中不斷轉換的現象。下面給大家分享電磁振蕩和電磁波公式總結,歡迎參考!
電磁振蕩和電磁波公式總結
1.LC振蕩電路T=2f=1/T {f:頻率(Hz),T:周期(s),L:電感量(H),C:電容量(F)}
2.電磁波在真空中傳播的速度c=3.00108m/s,=c/f {:電磁波的波長(cháng)(m),f:電磁波頻率}
注:
(1)在LC振蕩過(guò)程中,電容器電量最大時(shí),振蕩電流為零;電容器電量為零時(shí),振蕩電流最大;
(2)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論:變化的電(磁)場(chǎng)產(chǎn)生磁(電)場(chǎng);
(3)其它相關(guān)內容:電磁場(chǎng)〔見(jiàn)第二冊P215〕/電磁波〔見(jiàn)第二冊P216〕/無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射與接收〔見(jiàn)第二冊P219〕/電視雷達〔見(jiàn)第二冊P220〕。
原理
如果電路中除電容、電感外還有電阻 ,即有能量損耗,但無(wú)電源,則電流和電荷的振幅逐漸衰減為零,開(kāi)始時(shí)儲存的電磁場(chǎng)能通過(guò)電阻上散發(fā)的焦耳熱不斷損耗殆盡。這種電磁振蕩稱(chēng)為阻尼振蕩。如果在由電容、電感和電阻組成的電路中還有交流電源,電源的電動(dòng)勢隨時(shí)間按正弦或余弦函數變化,則由于電源不斷提供能量,補償在電阻上的能量損耗,穩定后電路中電流、電荷的振幅將保持恒定。這種電磁振蕩稱(chēng)為受迫振蕩,受迫振蕩的頻率等于交流電源的頻率。電磁振蕩的上述特征在一些電磁測量?jì)x表(如靈敏電流計,沖擊電流計)中有重要應用。
過(guò)程
電容器通過(guò)自感線(xiàn)圈放電,由于自感作用總是阻礙電流的變化,所以電路里的電流不能立刻達到最大值,而是由零逐漸增大.這時(shí),線(xiàn)圈周?chē)拇艌?chǎng)逐漸增強,電容器里的電場(chǎng)因極板上電荷逐漸減少而逐漸減弱。這樣,電路里的電場(chǎng)能逐漸轉化為磁場(chǎng)能.當電容器放電完畢,Q=0時(shí),電路中的電流達到最大值,電場(chǎng)能全部轉化為磁場(chǎng)能.
電容器放電完畢,由于自感作用,電路中仍然保持有原來(lái)方向的電流,但逐漸減弱,這樣就使電容器逐漸充電,不過(guò)兩極所帶的電荷符號都跟原來(lái)的相反.充電完畢,電流減小到零,磁場(chǎng)能全部轉化為電場(chǎng)能.
此后,上述的全部過(guò)程反復地循環(huán)下去,在電路中就出現了振蕩電流.這種電場(chǎng)和磁場(chǎng)的周期性變化叫做電磁振蕩.在電磁振蕩的過(guò)程中,電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能同時(shí)發(fā)生周期性的轉化.
電諧振
電磁系統中,儲能元件內電能與磁能不斷相互轉換的過(guò)程叫做電磁振蕩;若系統受到外界周期性的電磁激勵,且激勵的頻率等于系統的自由振蕩頻率,則系統與激勵源間形成電諧振。
產(chǎn)生電磁振蕩的最簡(jiǎn)單的實(shí)例是由電阻R、電感線(xiàn)圈L和電容器C所組成的振蕩回路,使其電容器C中儲存的電能與電感線(xiàn)圈L中儲存的磁能不斷地相互轉換。單回路振蕩電路。
LC振蕩電路簡(jiǎn)介:
最簡(jiǎn)單的振蕩電路是由自感線(xiàn)圈和電容器共同構成,被稱(chēng)為L(cháng)C回路。在此類(lèi)電路中,會(huì )產(chǎn)生大小和方向均呈現周期性變化的電流,這種電流被稱(chēng)為振蕩電流。
電磁振蕩的本質(zhì)
(1) 從振蕩的表象來(lái)看,LC振蕩實(shí)質(zhì)上是線(xiàn)圈L對電容器C進(jìn)行充放電的過(guò)程。
(2) 深入物理本質(zhì),LC振蕩過(guò)程中,磁場(chǎng)能和電場(chǎng)能通過(guò)充放電的方式實(shí)現相互轉化。
振蕩的周期與頻率
電磁振蕩完成一次完整的周期性變化所需的時(shí)間稱(chēng)為周期。而每秒鐘內所完成的周期性變化次數則定義為頻率。在電磁振蕩過(guò)程中,若無(wú)能量損失且不受外界干擾,則此時(shí)的振蕩周期和頻率被稱(chēng)為振蕩電路的固有周期和固有頻率,簡(jiǎn)稱(chēng)振蕩電路的周期與頻率。根據理論推導,振蕩電路的周期T和頻率f與其自感系數L及電容C之間存在以下關(guān)系:
振蕩的周期與頻率
電磁振蕩完成一次完整的周期性變化所需的時(shí)間,我們稱(chēng)之為周期。而每秒鐘內所完成的周期性變化次數,則被定義為頻率。在電磁振蕩的過(guò)程中,若無(wú)能量損失且不受外界干擾,此時(shí)的振蕩周期和頻率便被稱(chēng)為振蕩電路的固有周期和固有頻率,簡(jiǎn)稱(chēng)振蕩電路的周期與頻率。通過(guò)理論推導,我們發(fā)現振蕩電路的周期T和頻率f與其自感系數L及電容C之間存在以下關(guān)系:
【素材1】
f=1/T
值得注意的是,一旦電路確定,其周期與頻率便成為定值,與電路中電流的大小及電容器上帶電量多少無(wú)關(guān)。
LC振蕩過(guò)程的階段分析與特殊狀態(tài)
LC振蕩過(guò)程可以分為幾個(gè)階段來(lái)詳細分析。在O、tt4時(shí)刻,線(xiàn)圈中的振蕩電流i為0,此時(shí)磁場(chǎng)能處于最小狀態(tài),而電容器極板間的電壓u則達到最大值,意味著(zhù)電場(chǎng)能最多。相反,在tt3時(shí)刻,振蕩電流和磁場(chǎng)能均達到最大值,而電壓為0,電場(chǎng)能最少。進(jìn)一步觀(guān)察,我們會(huì )發(fā)現:在O→t1和t2→t3的階段中,電流逐漸增強,磁場(chǎng)能增多,同時(shí)電壓降低,電場(chǎng)能減小。這個(gè)階段是電容器放電的過(guò)程,即電場(chǎng)能被轉化為磁場(chǎng)能。而在t1→t2和t3→t4的階段中,電流逐漸減弱,磁場(chǎng)能減小,而電壓則升高,電場(chǎng)能增多。這個(gè)階段則是電容器充電的過(guò)程,即磁場(chǎng)能被轉化為電場(chǎng)能。
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