产生电磁振荡的电路

实验目的

了解 LC 电路产生电磁振荡的过程,理解振荡中电场能与磁场能的转化。

实验原理

电容器充电后储存电场能,与线圈接通后开始放电,电流逐渐增大,电场能转化为磁场能;放电结束时电流最大,线圈的自感作用使电流继续流动,对电容器反向充电,磁场能又转化为电场能,如此反复。振荡周期 T = 2π√(LC)。

实验器材

• 电容器
• 电感线圈
• 直流电源
• 单刀双掷开关
• 电流传感器或灵敏电流表
• 导线

实验步骤

1. 把开关接向电源一侧,给电容器充电
2. 把开关切换到线圈一侧,使电容器与线圈组成闭合回路
3. 观察电流表或电流传感器示数的变化
4. 分析电容器极板电荷量、电流和能量的变化过程
5. 改变线圈或电容器,观察振荡快慢的变化

实验现象与结论

电路中电流的大小和方向周期性变化,电容器极板上的电荷量也周期性变化,电场能与磁场能不断相互转化。实际电路有电阻和能量损耗,振荡幅度会逐渐减小。

注意事项

• 充电电压不要超过电容器的额定电压
• 电解电容器要注意正负极,不能接反

常见问题

LC 振荡电路的周期由什么决定?

由线圈的自感系数 L 和电容器的电容 C 决定,周期 T = 2π√(LC)。

为什么实际的电磁振荡会逐渐减弱?

电路中有电阻会发热,还有一部分能量以电磁波形式辐射出去,所以振幅逐渐减小。