1 电磁振荡
图12.27
电路中电容器极板上的电荷和电路中的电流及它们相联系的电场和磁场做周期性变化的现象,叫做电磁振荡。 在电磁振荡过程中所产生的强度和方向周期性变化的电流称为振荡电流。 能产生振荡电流的电路叫振荡电路。 最简单的振荡电路,是由一个电感线圈和一个电容器组成的LC 电路,如图12.27 所示。
在电磁振荡中,如果没有能量损失,振荡应该永远持续下去,电路中振荡电流的振幅应该永远保持不变,这种振荡叫做自由振荡或等幅振荡。 但是,由于任何电路都有电阻,有一部分能量要转变成热,还有一部分能量要辐射到周围空间中去,这样振荡电路中的能量要逐渐减小,直到最后停止下来。 这种振荡叫做阻尼振荡或减幅振荡。
电磁振荡完成一次周期性变化时需要的时间叫做周期。 一秒钟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,即电路中发生自由振荡时的周期和频率,叫做振荡电路的固有周期和固有频率。LC 回路的周期T 和频率f 跟自感系数L 和电容C 的关系是
2 电磁场
任何变化的电场都要在周围空间产生磁场,任何变化的磁场都要在周围空间产生电场。变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一的场,这就是电磁场。 麦克斯韦理论是描述电磁场运动规律的理论。
变化的磁场在周围空间激发的电场,其电场呈涡旋状,这种电场叫做涡旋电场。 涡旋电场与静电场一样对电荷有力的作用,但涡旋电场又与静电场不同,它不是静电荷产生的,它的电场线是闭合的,在涡旋电场中移动电荷时电场力做的功与路径有关,因此不能引用“电势”“电势能”等概念。
3 电磁波
如果空间某处产生了振荡电场,在周围的空间就要产生振荡的磁场,这个振荡磁场又要在较远的空间产生新的振荡电场,接着又要在更远的空间产生新的振荡磁场……这样交替产生的电磁场由近及远地传播就是电磁波。
电磁波的电场和磁场的方向彼此垂直,并且跟传播方向垂直,所以电磁波是横波。
电磁波不同于机械波,机械波要靠介质传播,而电磁波它可以在真空中传播。 电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度。
电磁波在一个周期的时间内传播的距离叫电磁波的波长。 电磁波在真空中的波长为
电磁波可以脱离电荷独立存在,电磁波具有能量,它是物质的一种特殊形态。
典型例题
例 三相交流电的相电压为220 V,负载是不对称的纯电阻,RA =RB =22 Ω,RC =27.5 Ω,连接如图12.28 所示,试求:(1)中线电流;(2)线电压。
图12.28
三个线电流为
则有
中线电流i0 =iA +iB +iC,得
所以,中线电流为2 A。(www.zuozong.com)
巩固提升
1.如果回旋加速器的高频电源是一个LC 振荡器,加速器的磁感强度为B。 被加速的带电粒子质量m、带电量为q,那么LC 振荡电路中电感L 和电容C 的乘积LC 为何值?
2.在图12.29 所示的电路中,当电容器C1 上电压为零的各时刻,开关S 交替闭合、断开,画出电感线圈L 上电压(自设最大值)随时间t 持续变化的图线,忽略电感线圈及导线上的电阻。
3.电容为C 的两个完全相同的电容器A 和B 与一个电感为L 的线圈相联,如图12.30所示。 在开始的时候,开关S 断开,电容器A 充电至电压为U,电容器B 和线圈上的电荷为零。 试确定接通开关以后,在线圈中通过的电流的最大值。
图12.29
图12.30
参考答案与解析
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