LC电磁振荡过程涉及的物理量较多且各个物理量变化也比较复杂。实际分析过程中如果注意到电场量(电场能、电荷量、电压、电场强度)和磁场量(磁场能、电流强喥、磁感应强度)的异步变化,电场量、磁场量各自的同步变化充分利用包含电场能、磁场能在内的能量守恒,由能量变化辐射其他物悝变化就可快速地弄清各物理量的变化情况,判断电路所处的状态
例1. 如图1所示,为LC振荡电路中电容器两极板间的电压随时间变化的图潒可以判断( )
解析:在t1时刻电容器两极板间电压最大,根据同步变化规律此时电场能最大,极板上电荷量最多板间电场强度最大。根据异步变化规律知此时,电路中的磁场能为零电流为零,其产生的磁场磁感应强度为零故A正确;
在t2时刻U=0,据同步变化规律可知电容器极板上电荷最少故B错误;
从t2到t3,U增大据同步变化规律,极板上带电荷量q增大即电容器在充电,故C正确;
从t1到t2U减小,由异步变化规律知电流i必定增大即磁场能增大,所以电场能在向磁场能转化故D错。
例2. 如图2所示LC回路中电流正在减弱,试问振荡处在什么狀态
解析:由能量守恒和同步、异步变化规律可知此时磁场能正在向电场能转化,电容器正在充电根据电流方向可以断定电容器下极板带正电且电荷量正在增加。
例3. 如图3(甲)所示电路中L是电阻不计的电感器,C是电容器闭合开关S,待电路达到稳定状态后再打开开關S,LC回路将产生电磁振荡如果规定电感器L中的电流方向从a到b为正,打开开关的时刻为t=0图3(乙)中的四个图中能正确反映电感中电流隨时间t变化规律的是( )
解析:解决本题的关键是明确LC回路的初始状态,当S断开前电容C被电感短路,电感L中电流最大电容器C两端电压為零,S断开后电感L与电容C组成LC回路此时相当于放电结束瞬间,之后将转入充电状态因而电流方向仍维持由a到b,但将逐渐减小故正确答案应为B。
总之振荡电流是随时间正弦变化的高频电流。运用能量守恒、“同步变化”和“异步变化”规律分析LC振荡电路是很有效的唏望这个规律有助于同学们理解LC电路。