LC回路的自由振荡

  在物理学中讨论过单摆的自由振荡,让单摆偏离平衡位置(给一定的位能)后自由释放,若不考虑空气阻力及其他摩擦作用,单摆会一直振荡下去(单摆的动能和位能不断相互转换),振荡的振幅维持不变,如图1(a)实际上,由于空气阻力及其他摩擦作用,振幅会逐渐衰减下去,直到停止在平衡位置,如图1(b)所示。如果在单摆的振荡过程中以一定的方式不断地给于补充适当的能量,则振荡将一直维持下去。

图1等幅振荡和减幅振荡

  在LC回路中也有类似的现象,如果让C充好电(储存了电场能量),然后将它和电感线圈L相接,则电容器上充好的电荷将通过线圈放电,在放电过程中电容器C储存的电场能量转换成线圈L中的磁场能量,电容器放电结束,电容器储存的电场能量全部转换为线圈磁场能量。之后线圈中储存的磁场能量又会通过向电容器反向充电的形式转换为电容器的电场能量,如此反复继续下去,若不考虑电容和电感中能量的损耗,则LC回路中就形成等幅振荡电流,这和单摆的自由振荡完全相似。实际上由于电容和电感存在着损耗,这种振荡电流的幅值也是衰减的,如果我们以一定的方式给LC回路补充适当的能量,则这种振荡将维持下去。显然LC值越大,充放电过程越慢,振荡的周期也越长,其频率越低。可以证明LC回路的自由振荡的频率为
    

LC回路的自由振荡

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