题目内容

如图所示电路,K先接通a触点,让电容器充电后再接通b触点.设这时可变电容器电容为C,线圈自感系数为L,

(1)经过多长时间电容 C上电荷第一次释放完?
(2)这段时间内电流如何变化?两端电压如何变化?
(3)在振荡过程中将电容C变小,与振荡有关的物理量中哪些将随之改变?哪些将保持变化?
见解析
(1)极板上电荷由最大到零需要周期时间,所以t=.
(2)从能量角度看,电容器释放电荷,电场能转变为磁场能,待电荷释放完毕时,磁场能达到最大,线圈两端电压与电容两极板间电压一致,由于放电,电容两极板间电压由最大值减至零,线圈两端电压也由最大值减为零.值得注意的是这段时间内电流由零逐渐增大.当线圈两端电压为零时,线圈中电流增至最大.千万不要把振荡电路看成直流电路,把电容器看成一个电源,把线圈看成一个电阻.这里电磁能没有被消耗掉,而是不断地相互转化.在直流电路中,电阻上通过的电流和电阻两端的电压,变化步调一致,电压大电流也大,电压小电流也小.在振荡电路中,存在自感现象及线圈电阻为零的情况,电流和电压变化步调不一致,所以才出现电压为零时电流最大的现象.
(3)在振荡过程中,当电容C变小时,根据周期公式,周期T变小,频率f增大.同时不论是增大电容极板间的距离d,还是减小正对面积S,电容C变小,外力都对电容做功,振荡电路能量都增加,故电场能、磁场能、磁感强度和振荡电流的最大值都增加.极板上电荷最大值将不变,极板电压最大值将增加.若减小正对面积S使电容C变小时,电场强度最大值增加.
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