電磁振蕩和電磁波公式總結

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系的電場和磁場周期性地變化，同時相應的電場能和磁場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(m)，f:電磁波頻率｝

　　注:

　　(1)在LC振蕩過程中,電容器電量最大時，振蕩電流為零;電容器電量為零時，振蕩電流最大;

　　(2)麥克斯韋電磁場理論:變化的電(磁)場產生磁(電)場;

　　(3)其它相關內容：電磁場〔見第二冊P215〕/電磁波〔見第二冊P216〕/無線電波的發射與接收〔見第二冊P219〕/電視雷達〔見第二冊P220〕。

　　原理

　　如果電路中除電容、電感外還有電阻 ，即有能量損耗，但無電源，則電流和電荷的振幅逐漸衰減為零，開始時儲存的電磁場能通過電阻上散發的焦耳熱不斷損耗殆盡。這種電磁振蕩稱為阻尼振蕩。如果在由電容、電感和電阻組成的電路中還有交流電源，電源的電動勢隨時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儀表（如靈敏電流計，沖擊電流計）中有重要應用。

　　過程

　　電容器通過自感線圈放電，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，線圈周圍的磁場逐漸增強，電容器里的電場因極板上電荷逐漸減少而逐漸減弱。這樣，電路里的電場能逐漸轉化為磁場能．當電容器放電完畢，Q=0時，電路中的電流達到最大值，電場能全部轉化為磁場能．

　　電容器放電完畢，由于自感作用，電路中仍然保持有原來方向的電流，但逐漸減弱，這樣就使電容器逐漸充電，不過兩極所帶的電荷符號都跟原來的相反．充電完畢，電流減小到零，磁場能全部轉化為電場能．

　　此后，上述的全部過程反復地循環下去，在電路中就出現了振蕩電流．這種電場和磁場的周期性變化叫做電磁振蕩．在電磁振蕩的過程中，電場能和磁場能同時發生周期性的轉化．

　　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。

　　產生電磁振蕩的最簡單的實例是由電阻R、電感線圈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振蕩電路簡介：

　　最簡單的振蕩電路是由自感線圈和電容器共同構成，被稱為LC回路。在此類電路中，會產生大小和方向均呈現周期性變化的電流，這種電流被稱為振蕩電流。

　　電磁振蕩的本質

　　(1) 從振蕩的表象來看，LC振蕩實質上是線圈L對電容器C進行充放電的過程。

　　(2) 深入物理本質，LC振蕩過程中，磁場能和電場能通過充放電的方式實現相互轉化。

　　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間稱為周期。而每秒鐘內所完成的周期性變化次數則定義為頻率。在電磁振蕩過程中，若無能量損失且不受外界干擾，則此時的振蕩周期和頻率被稱為振蕩電路的固有周期和固有頻率，簡稱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間，我們稱之為周期。而每秒鐘內所完成的周期性變化次數，則被定義為頻率。在電磁振蕩的過程中，若無能量損失且不受外界干擾，此時的振蕩周期和頻率便被稱為振蕩電路的固有周期和固有頻率，簡稱振蕩電路的周期與頻率。通過理論推導，我們發現振蕩電路的周期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關。

　　LC振蕩過程的階段分析與特殊狀態

　　LC振蕩過程可以分為幾個階段來詳細分析。在O、tt4時刻，線圈中的振蕩電流i為0，此時磁場能處于最小狀態，而電容器極板間的電壓u則達到最大值，意味著電場能最多。相反，在tt3時刻，振蕩電流和磁場能均達到最大值，而電壓為0，電場能最少。進一步觀察，我們會發現：在O→t1和t2→t3的階段中，電流逐漸增強，磁場能增多，同時電壓降低，電場能減小。這個階段是電容器放電的過程，即電場能被轉化為磁場能。而在t1→t2和t3→t4的階段中，電流逐漸減弱，磁場能減小，而電壓則升高，電場能增多。這個階段則是電容器充電的過程，即磁場能被轉化為電場能。

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