电磁振荡
研究与分析电磁振荡
研究与分析电磁振荡电磁振荡是电磁波传播的基础，对于理解电磁波及其应用具有重要意义。
本文将从电磁振荡的定义、性质、应用等方面进行研究与分析。
一、电磁振荡的定义电磁振荡指的是电磁场在空间中的周期性变化，其特点是能量的交换和传播。
电磁场以振荡的形式传播，包括电场和磁场的交替变化。
电磁振荡的基本单位是震荡周期（T）和频率（f）。
二、电磁振荡的性质1. 稳定性：电磁振荡是一个稳定的过程，其频率和振幅保持不变。
电磁振荡的稳定性决定了电磁波在传播过程中的可靠性。
2. 反射和折射：当电磁波遇到介质界面时，会发生反射和折射现象。
根据电磁波的传播方向以及介质的特性，电磁波的传播路径会发生改变。
3. 干涉和衍射：电磁波在传播过程中，会发生干涉和衍射现象。
干涉是指两个或多个波的叠加产生的强度变化，衍射是指电磁波通过障碍物或开口时的扩散现象。
三、电磁振荡的应用1. 通信技术：电磁振荡是无线通信的基础，包括无线电通信、微波通信等。
通过控制电磁振荡的频率和振幅，实现信号的传输和接收。
2. 成像技术：电磁振荡在成像技术中的应用十分广泛，包括激光雷达、医学成像等。
通过探测电磁波的反射和散射来获取目标物体的信息。
3. 物理实验：电磁振荡在物理实验中的应用非常重要，包括电磁振子、电磁波导等。
通过搭建电磁振荡系统，研究电磁场的特性和相互作用。
四、电磁振荡的研究现状目前，电磁振荡研究已经取得了许多重要的进展。
随着技术的不断进步，人们对电磁振荡的理解和应用也越来越深入。
1. 理论研究：通过理论模型和计算方法，对电磁振荡进行深入研究和分析。
这些研究可以揭示电磁振荡的机制和规律，为应用提供理论基础。
2. 实验验证：通过实验手段验证电磁振荡理论的正确性。
这些实验可以提供直接观测和测量电磁振荡现象的方法，为理论研究提供实验数据和支持。
3. 应用创新：通过电磁振荡的研究和分析，探索新的应用领域和方法。
这些创新可以改变现有技术和产业，推动科技进步和社会发展。
电磁振荡
2、电磁振荡的变化规律： 电磁振荡的变化规律：
(1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝ (1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量 总能量守恒 (2)电场能与磁场能交替转化 (2)电场能与磁场能交替转化 放电 同 电场能 充电 步 电 变 电 化 电 电 电量 同 步 变 电 化
磁场能
(3)变化规律的图象描述： (3)变化规律的图象描述： 变化规律的图象描述
1、电磁振荡的特点： 电磁振荡的特点：
(1)、两个物理过程： (1)、两个物理过程：
放电过程: 电场能转化为磁场能，q↓→ i↑ 放电过程: 电场能转化为磁场能， 充电过程：磁场能转化为电场能， 充电过程：磁场能转化为电场能，q↑ → i↓ LC回路工作过程具有 可归结为： LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：
演示
二、电磁振荡的产生
1、与电场能和磁场能有关的因素：
(1)与电场能有关的因素： (1)与电场能有关的因素： 与电场能有关的因素 电容器带电量q 电容器带电量q 电容器极板间电压u 电容器极板间电压u L 电场强度E 电场强度E (电场线密度) 电场线密度) 电场能
++ ++
－ － －－
C
E
S
(2)与磁场能有关的因素： (2)与磁场能有关的因素： 与磁场能有关的因素
L
答案： 答案：A
课堂练习： 课堂练习： LC振荡电路中某时的状态如 1、LC振荡电路中某时的状态如
图线。 图，试作出 q—t 和i—t 图线。 q t i t i q t
+++ -- --
作q－t图时要 弄清是画哪个极 板；作 i－ t图时 要先规定电流的 正方向。 t 正方向。
电磁振荡PPT
充电电荷量，不会改变电容的大小；
减少自感线圈的匝数，会减小自感系数；
抽出线圈中的铁芯，会减小自感系数，故选A、C、D.
5.某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关，如图所示为玩具内 的LC振荡电路部分电路图.已知线圈自感系数L＝2.5×10－3 H，电容器电 容C＝4 μF，在电容器开始放电时(取t＝0)，上极板带正电，下极板带负 电，则 A.LC振荡电路的周期T＝π×104 s B.当t＝π×10－4 s时，电容器上极板带正电
√C.当 t＝π3×10－4 s 时，电路中电流方向为顺时针
D.当 t＝23π×10－4 s 时，电场能正转化为磁场能
由 公 式 T ＝2π LC 得 L C 振 荡 电 路 的 周 期 为 ： T ＝ 2π 2.5×10－3×4×10－6 s＝2π×10－4 s；t＝π×10－4 s 时，电容器反向充满电，所以上极板带负电； t＝π3×10－4 s 在 0～T4之间，电容器正在放电，放电电流是由正极板流向 负极板，为顺时针； t＝23π×10－4 s 介于T4～T2之间，电容器正在充电，磁场能正转化为电场 能，故选 C.
√B.电感线圈中的磁场能正在增加 √C.电感线圈中的电流正在增大 √D.此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
图示时刻，电容器上极板带正电；通过图示电流方向，知电容器正在放 电，电流在增大，电容器极板上的电荷量减小，电场能转化为磁场能， 线圈中的自感电动势阻碍电流的增大，故选B、C、D.
2.(2022·龙泉驿区期中)如图甲所示的LC振荡电路中，电容器上的电荷量 随时间的变化规律如图乙所示，t＝0.3 s时的电流方向如图甲所示，则
q qm→0 0→qm qm→0 0→qm
E Em→0 0→Em Em→0 0→Em
电磁振荡知识点归纳总结
电磁振荡知识点归纳总结电磁振荡是电磁学中极为重要的概念，在电路、无线通信等领域有着广泛的应用。
本文将对电磁振荡的基本概念、特性以及相关知识点进行归纳总结。
一、电磁振荡的基本概念电磁振荡是指电荷和电磁场相互作用产生的周期性变化。
它是由电荷不断地在电磁场中来回运动而产生的，并且具有一定的频率和幅度。
电磁振荡可以通过建立起电容和电感的电路来实现，其中电容负责储存电荷，电感则负责储存磁场能量。
二、电磁振荡的特性1. 频率：电磁振荡的频率由振荡电路中的电感和电容决定。
频率的大小直接影响到振荡的周期和振幅，不同频率的电磁振荡在现实应用中有着不同的需求，例如无线通信中的频率选择。
2. 振幅：振荡电压或电流的峰值大小即为振幅，它决定了电磁振荡能量的大小。
振幅越大，表示振荡能量越强，对外界的影响也越明显。
3. 衰减：电磁振荡在振荡过程中会逐渐失去能量，这种现象称为衰减。
衰减程度取决于振荡电路中的电阻，电阻越大，衰减越明显。
4. 相位：电磁振荡中电压和电流的相对关系称为相位。
相位决定了电磁振荡的性质，例如同相位的电流和电压会增强振荡；反相位的电流和电压会减弱振荡。
三、电磁振荡的应用电磁振荡广泛应用于各个领域，包括电路、通信、雷达、电视、射频技术等。
1. 振荡器：电磁振荡在振荡器中得到应用，产生高频的电磁信号。
2. 收发器：无线通信中的收发器需要利用电磁振荡产生特定频率的信号，在发送和接收之间进行信号的变换和解调。
3. 激光器：激光器中的电磁振荡产生了一种相干光，从而形成了高强度、高单色性的激光光束。
4. 天线：天线是电磁场与自由空间之间的转换装置，它能够将电磁振荡转化为电磁波辐射出去，实现信号的传输和接收。
四、电磁振荡的关键实验1. RC振荡电路实验：通过连接一个电容和一个电阻组成的RC电路，可以观察到电容电压随时间的变化形成的振荡。
2. LC振荡电路实验：连接一个电感和一个电容组成的LC电路，可以观察到电流和电压之间形成振荡。
电磁振荡ppt课件完整版
探究
随堂检测
探究
2.相关量与电路状态的对应情况
随堂检测
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3.几个关系(1)同步同变关系在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中,电容器上的物理量:电荷量q、 电场强度E、电场能EE是同步变化的,即q↓→E ↓→EE ↓(或 qt→Et→EEt)。振荡线圈上的物理量: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it→Bt→EB t)。(2)同步异变关系在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、
随堂检测
探究
规律方法LC振荡电路充、放电过程的判断方法(1)根据电流流向判断, 当电流流向带正电的极板时,处于充电过程; 反之,处于放电过程。 (2)根据物理量的变化趋势判断: 当电容器的电荷量q( U、E)增大时, 处于充电过程;反之,处于放电过程。 (3)根据能量判断: 电场能增加时,处于充电过程;磁场能增加时,处于 放电过程。
自我检测
必备知识
能
3.用可调电容器或可调电感的线圈组成电路,改变电容器的电容或
,振荡电路的周期和频率就会随着改变。
三、电磁振荡的周期和频率
线圈的电感
自我检测
必备知识
1.正误判断。(1)只有均匀变化的电场(磁场)才能产生均匀变化的磁场(电场)。( )解析:均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)。周期性变化 的电场(磁场)产生同频率周期性变化的磁场(电场)。答案: × (2)在LC振荡电路中,电流增大的过程中电容器放电,磁场能和电场 能都减小。 ( )解析:电流增大, 电容器放电,磁场能增大, 电场能减小。 答案: ×
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高中物理电磁振荡和电磁波公式总结
高中物理电磁振荡和电磁波公式总结电磁振荡和电磁波是高中物理课程中非常重要的概念。
通过了解相关的公式，可以更好地理解电磁学的基本原理和应用。
本文将总结高中物理中与电磁振荡和电磁波相关的公式，并对其进行简要解释。
一、电磁振荡公式1. 阻尼振荡的周期公式：T = 2π√(m/k)T表示振荡的周期，m表示振荡体的质量，k表示弹簧的劲度系数。
2. 无阻尼振荡的周期公式：T = 2π√(L/C)T表示振荡的周期，L表示电感的感值，C表示电容的容值。
3. 能量守恒公式：E = 1/2kx² + 1/2mv²E表示振荡体的总能量，k表示弹簧的劲度系数，x表示振荡体的位移，m表示振荡体的质量，v表示振荡体的速度。
二、电磁波公式1. 电磁波的速度公式：v = fλv表示电磁波的传播速度，f表示频率，λ表示波长。
2. 电磁波的频率和周期公式：f = 1/Tf表示频率，T表示周期。
3. 电磁波的波长和频率公式：λ = v/fλ表示波长，v表示电磁波的速度，f表示频率。
4. 电磁波的能量公式：E = hfE表示电磁波的能量，h表示普朗克常数，f表示频率。
5. 光的频率和波长与介质的折射率公式：n₁/λ₁ = n₂/λ₂n₁和n₂分别表示两个介质的折射率，λ₁和λ₂分别表示入射光和折射光的波长。
三、简要解释1. 电磁振荡公式解释：阻尼振荡的周期公式说明了弹簧振子的周期与振子本身的质量和弹簧的劲度系数有关。
无阻尼振荡的周期公式说明了LC振荡电路的周期与电感的感值和电容的容值有关。
能量守恒公式表示了振荡体在振荡过程中机械能和动能之间的转换。
2. 电磁波公式解释：电磁波的速度公式是电磁波的基本特性，表示电磁波在真空和空气中的速度为光速。
电磁波的频率和周期公式表示电磁波的周期与频率之间的关系，频率是指单位时间内波的周期数。
电磁波的波长和频率公式表示波长与频率之间的关系。
电磁波的能量公式表示了电磁波的能量与频率之间的关系。
电磁振荡
物理现象
01 简介
03 类别
Байду номын сангаас目录
02 周期频率 04 特性
05 多谐振
07 LC电路
目录
06 的产生 08 术语
基本信息
电磁振荡是指在电路中，电荷和电流以及与之相的电场和磁场周期性地变化，同时相应的电场能和磁场能在 储能元件中不断转换的现象。
简介
1
举例
2
公式
3
原理
4
过程
5
电谐振
举例
例如，在由纯电容和纯电感组成的电路中，电流的大小和方向周期性地变化，电容器极板上的电荷也周期性 地变化，相应的电容内储存的电场能和电感内储存的磁场能不断相互转换。由于开始时储存的电场能或磁场能既 无损耗又无电源补充能量，电流和电荷的振幅都不会衰减。这种往复的电磁振荡称为自由振荡，相应的振荡频率 称为电磁振荡的固有频率，相应的周期称为电磁振荡的固有周期。
过程
电容器通过自感线圈放电，由于自感作用总是阻碍电流的变化，所以电路里的电流不能立刻达到最大值，而 是由零逐渐增大．这时，线圈周围的磁场逐渐增强，电容器里的电场因极板上电荷逐渐减少而逐渐减弱。这样， 电路里的电场能逐渐转化为磁场能．当电容器放电完毕，Q=0时，电路中的电流达到最大值，电场能全部转化为 磁场能．
术语
术语
在LC电路中，L代表电感，单位：亨利（H），C代表电容，单位：法拉（F）。 电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期，一秒内完成的周期性变化的次数叫做频率。 振荡电路中发生电磁振荡时，如果没有能量损失，也不受其他外界的影响，这是电磁振荡的周期和频率，叫 做振荡电路的固有频率和固有周期。固有周期可以用下式求得 其时间常数为L/R.
电磁振荡的理论原理及应用
电磁振荡的理论原理及应用1. 什么是电磁振荡电磁振荡是指电磁场在空间中的周期性变化，其中电场和磁场相互转换的过程。
在电磁振荡中，电场和磁场的能量不断地在两者之间转换，并以波动形式传播。
2. 电磁振荡的基本原理电磁场的振荡可以通过振荡电路来实现。
振荡电路是由电感、电容和电阻等元件组成的电路。
这些元件分别负责储存能量、提供耗散以及反馈等功能。
当电荷在电容器中积累能量，到达一定电压时，会导致电磁振荡的发生。
电磁振荡的基本原理可以通过以下步骤进行说明：•步骤1：电流通过电容器，使电容器充电。
•步骤2：当电容器充电到一定电压时，电流停止流动。
•步骤3：电容器开始放电，将电荷传递给电感器。
•步骤4：电感器储存电荷，并向电容器反馈电荷。
•步骤5：由于电容器和电感器之间的能量的交换，电磁场在空间中振荡。
3. 电磁振荡的应用电磁振荡在许多领域中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用：3.1 通信技术领域•电磁振荡在无线通信中起着关键作用。
无线电波是一种电磁波，通过电磁振荡来传输信息。
•电磁振荡也应用于手机、电视、无线局域网、卫星通信等领域。
这些设备使用电磁振荡来传输和接收信息。
3.2 医学领域•医学图像设备如MRI（磁共振成像）利用电磁振荡来生成人体内部的高分辨率图像。
•电磁振荡还被用于心脏起搏器、血压测量设备等医疗器械中。
3.3 无损检测领域•电磁振荡可以通过感应产生非破坏性的电磁信号，用于检测管道、金属结构、材料缺陷等。
•无损检测仪器如金属探测器、X射线检测器等都使用了电磁振荡的原理。
3.4 光学领域•光纤通信是基于电磁振荡的原理。
光信号通过光纤传输，把电磁波转换成光波。
•另外，激光器、光学传感器等设备也利用了电磁振荡的原理。
4. 总结电磁振荡作为电磁学的重要分支，具有广泛的应用。
理解电磁振荡的基本原理对于学习和应用电磁学的原理和技术至关重要。
以上介绍了电磁振荡的基本原理及其在通信技术、医学、无损检测和光学领域的应用。
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(2)电场能与磁场能交替转化 放电 电场能 磁场能 充电 同 步 电容器电压ｕ 变 化 电路中电流ｉ 电容器带电量ｑ 步调相反
同 步 变 化
电磁振荡的产生过程分析
(3)变化规律的图象描述：
B、i
q E、
o 磁场能 t o 电场能 t
o
3、电磁振荡：
t
o
t
在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上 的电荷、通过线圈的电流，以及跟电荷和电流相联系的 电场和磁场都发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡。 电磁波是由电磁振荡产生的.
在解决振荡电路问题时，电场能与磁场能 的交替转化是解决问题的线索和关键；与电场能和 磁场能相关的各量的变化规律是解决问题的依据； q—t 和I—t 图线及其相互转化是解决问题的直观 手段。
课堂练习： 1、 LC振荡电路中某时的状态如
图，试作出 q—t 和I—t 图线。
++ ++
-- --
q t
i t
L
C
＋＋ －－
4.如图所示，表示LC振荡电路某一时刻的 情况，以下说法中正确的是：（ ）
A A.电感线圈中的磁场能正在减小
B.电容器在放电 C.电感线圈中的电流正在增大 D.此时线圈中的自感电动势 正在阻碍电流增大
5、如图所示，LC电路中电流 随时间变化的曲线做出的判断 正确的是
A、在t1时刻电容器两端电压最小
2、在LC振荡电路中，在电容器充电完毕未开
始放电时，正确的说法是： A、电场能正向磁场能转化 B、磁场能正向电场能转化 C、电路里的电场最强 D、电路里的磁场最强
3.如图所示为振荡电路在某一时刻的电容
器情况和电感线圈中的磁感线方向情况， 由图可知，以下说法正确得是 (A C)
A、电容器正在充电 B、电感线圈的电流正在增大 C、电感线圈中的磁场能正在 转变为电容器的电场能 D、自感电动势正在阻碍电流 增加
例题：LC振荡电路中电容器极板上电量q 随时间t
变化的图线如图，由图可知： A、在t1时刻电路中的磁场能最小 B、从t1到t2 ，电路中的电流值不断变小
C、从t2到t3 ，电容器不断充电
D、在t4时刻电容器的电场能最小 q o t1 t2 t3 t4
t
答案：ACD
总结：
LC振荡电路产生振荡电流的物理原 因是电容器的充放电作用和线圈的自感 作用； LC振荡电路产生振荡电流的物理实 质是电场能和磁场能的周期性转换。
(1)、两个物理过程：
放电过程；电场能转化为磁场能，q↓→ i↑
充电过程：磁场能转化为电场能，q↑ → i↓ (2)、两个特殊状态：
充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场 能最大，磁场能最小。
放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场 能最大，电场能最小。
2、电磁振荡的变化规律：
(1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量
四、阻尼振荡和无阻尼振荡：
1、无阻尼振荡
振荡电流的振幅保持不变，即作等幅振荡。
2、阻尼振荡
振荡电流的振幅逐渐变小，即作减幅振荡。 i t
（ 1） （ 2） i
t
二．电磁振荡的周期和频率
周期: 电磁振荡完成一次周期性变化需要的 时间叫做周期。 频率:一秒钟内完成的周期性变化的次数叫频率。 固有周期和固有频率 振荡电路中发生电磁 振荡时，如果没有能量损失，也不受其他外界 的影响，这时电磁振荡的周期和频率叫做振荡 电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的 周期和频率。
2、振荡电路：
能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路
3、理想的LC振荡电路：
(1)LC回路：由线圈L和电容C组成的最简单振荡电路。
(2)理想的LC振荡电路:只考虑电感、电容的作用，而 忽略能量损耗
LC振荡过程分析、结论
产生振荡电流的原因:
由于电容器的充放电和线圈的自感电动势相互联 系的结果,使得在振荡过程中,电容器的电量q、两 极板间的场强E、电路中的电流i、 线圈的磁场B 及自感电动势e都随时间做周期性变化。
AC
振荡过程分析
一个振荡周期分四个阶段分析:
二、电磁振荡的产生过程分析
q=Qm i=0 q=0 i=Im
++ ++ -- --
ｑ
放电
ｉ ｑ
ｉ
-- --
ｉ ｑ
充 电
一 个 周 期 性
充 电
化 变
放电
ｉ
q=0 i=Im
ｑ
++ ++
q=Qm i=0
三、电磁振荡的变化规律：
1、电磁振荡的特点：
LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：
周期T 和频率f 跟自感系数L和电容C的关系是：
小结
振 荡 电 路
电磁振荡
振 荡 产 生
振 荡 规 律
振 荡 分 类
二．电磁振荡的周期和频率
例题
在LC振荡电路中，当电容器被充电时，电容器 减小 电容 增大 线圈中的电流_______, 上的电量_________, 增大 线圈中的磁场 器两极间的场强__________, 磁场 能转化为_____ 电场 能. 减小 _________. 在此过程中_______ 最大 电容器充电完毕时，电量________ 电流_____ 0
第18章：电磁场和电磁波
一、电磁振荡
1.LC振荡电路的构成
(1)电路构成:
(2)实验现象: 振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流。
振荡电路：能够产生振荡电流的的电路。
振 荡 电 路 的 构 成
实验 现象:
L C
一、振荡电流与振荡电路概念：
1、振荡电流：
大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流
B、在t1时刻电容器带的电量为零
C、在t2时刻电路中只有电场能
I
D、在t2时刻电路中只有磁场能
0
t1 t2
t
答：ABC
5．如图所示的LC振荡电路中，通过P点的电流变 化规律如图所示，且把通过P点向右的电流规 定为坐标轴i 的正方向。 A、0.5秒至1秒时间内，电容器C在充电 B、0.5秒至1秒时间内，电容器C的上板带正电 C、1秒至1.5秒时间内，磁感应强度增大 D、1秒至1.5秒时间内，磁场能正在转变电场能