问题标题:
LC回路的电磁振荡过程中,充放电电流的大小及电场能与磁场能之间是如何变化的?____
问题描述:
LC回路的电磁振荡过程中,充放电电流的大小及电场能与磁场能之间是如何变化的?____
侯雅毅回答:
【分析】LC振荡是电场能与磁场能相互转化的过程,分析时注意回路中的电流与磁场能相对应,极板间的电场与电场能相对应。
n放电瞬间由于线圈的自感作用,回路中的电流最小,随着放电时间的延长,自感线圈的自感作用减小,回路中的电流增大,磁场能增大,电场能减小。
n反向充电过程,当回路中的电流达到最大时,极板上的电量完全消失,回路中仅存在磁场能,之后由于线圈的自感作用,使得电容器被反向充电,极板上的电荷量增加,电场能增大,电路中的磁场能向电场能转化,当电路中的电流为零时,磁场能全部转化为电场能。
n之后电容器再反向放电,如此即形成了振荡电流。
在LC回路产生电磁振荡的过程中,电场能(由电容器极板上的电荷产生)和磁场能(由通过线圈的电流产生)之间不断地相互转化着:
n电容器放电开始时,由于线圈产生的自感电动势阻碍电流增强,因此电路中的电流是由零开始逐渐增强的,此时电容器两极板上的电荷逐渐减少,两极板间电压逐渐减小,电场逐渐减弱,电容器的电场能也相应减小。随着电流的增强,线圈周围的磁场逐渐增强。电场能逐渐转变为磁场能,到电容器放电完毕时,电路中电流达到最强,电场能全部转化为磁场能。
n之后,电流开始对电容器反向充电,电流要开始减弱,但线圈的自感作用又要阻碍电流的减弱而产生与原来方向相同的电动势。使电流继续按原方向流动,对电容器充电,在电容器反向充电的过程中电流逐渐减小,线圈周围磁场逐渐减弱,电容器两端电压逐渐升高,电场能逐渐增强;到充电完毕时,电流为零,磁场消失,场能全部转变为电场能;此后,电路中的振荡电流以及电场能;磁场能之间周期性地发生以上转变过程,形成电磁振荡。
【点评】在分析能量转化过程时,一定要注意线圈的自感作用,不能认为电容器极板上的带电量多回路中的电流就大,对于理想的LC振荡电路,自感线圈两端的电压始终与电容器两极板间的电压是相同的。
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