高中LC振荡电路问题

Question

为什么从电容器开始放电开始电流逐渐变大？电容器不是瞬间放电吗？况且电容器两端电压不断减小，电路中电流为什么反而增大？电场能如何转化为磁场能？磁场能是怎么累积下来并且还可以使电容器重新冲满电？

Answer 1

以目前高中数学的知识水平不能完全理解很正常，那么教你一个类比的方法：水平弹簧振子模型，弹性势能=电场能，弹簧型变量=电容器电动势，质点速率=瞬时电流，动能=磁场能。在不考虑麦克斯韦电磁理论的基础上电流永不停息，它不是恒定电流，但总电荷量不变，和弹簧振子一样遵循正弦函数。高中阶段你只需要从能量守恒角度理解，对于瞬时电流最大可以想象成是C上的电荷都跑出来了。如果要完全直观理解最好看些奥赛教材，自学一下高等数学微分方程的相关内容。我高中时奥赛得过一等奖，理科很多问题都需要类比归纳。

Answer 2

首先，任何电流都是有传导过程的，放电的时间很短（不为零）；高频振荡中这个时间也很短。
其次，LC振荡为非线性电路，不满足欧姆定律，电压和电流不再是正比关系；
电容极板放出电荷，在经过电感时其中电流转换成磁场能储存（无磁路损耗），并形成反电动势；可以认为磁能和电流有正相关性，当电容的电场能减小时有能量守恒，磁场能相应等量增加（不考虑阻尼），即电流增加，当电容放完电时磁能最大即电流最大，电感的反电动势又重新向电容充电，如此重复。

Answer 3

电路中电感线圈的作用是阻碍电流的突变,即电流只能由零逐渐增大,达到最大后又逐渐减小.电容器的能量(即电能)方程为CU^2/2,电感线圈的能量(即磁场能)为LI^2/2,根据能量守恒,两者之和为定值,所以电流增大,电容两端电压在减小.C和L都是定值.当电压减小到零时,电流就一定是最大了.此时由于电流的"惯性",其方向仍要向前,大小由此开始减小,进而对电容器进行充电,电容器两端电压升高,电路中电流减小,直到电流为零,磁场能最小,全都转化为电场能,电压达到最大.电容器再次进行反向放电,重复上述过程,形成周期性电磁振荡

Answer 4

要学好家电维修，理论和实操通用重要，LC振荡电路原理讲解