电磁振荡实验的可视性改进，本文主要内容关键词为：可视性论文,电磁振荡论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
人教版高中《物理》第二册“电磁振荡”一节介绍了“电磁振荡”演示实验。电路如图1所示。做好这个实验，使之达到较好效果，是让学生确信电磁振荡存在的真实性，并形成深刻印象的关键。按教材中介绍的方法，显示振荡电流是通过直流电流计来实现的。为了使学生能清楚地看到电表指针的左右摆动，LC电路的固有周期要尽量大些。不过，通常电感器的自感系数达到L=10H已经足够大，而电容器可通过并联使总电容达到C=10000μF，这样可使震荡周期达到
图1
但根据实际实验现象观察，演示电流表线圈指针系统的自由振动频率都在4s以上。因此，电表指针系统与LC电路中电流的驱动没有工作在共振状态，这是造成我们实际看到的指针摆动急剧减小而且只能看到一个周期振荡的原因之一。其实仔细观察，我们看到指针在某一位置附近有几个周期的小幅振动。
一、振荡电流随时间变化的演示实验改进
为了使电表指针能够做较大幅度的摆动，笔者采取改进演示电流表的办法。改进的目的是减小线圈的惯性和指针的惯性，增大游丝弹簧的劲度系数，从而达到减小指针线圈系统的固有周期，使之接近LC回路固有周期。改进的方法是在较轻的塑料框架上重新绕制线圈，匝数也可以比原来少，约0.7倍即可。换用轻塑料框架，既减小了框架质量，又减小了原来铝框的阻尼作用。游丝弹簧可适当剪短，从而增大劲度系数。指针中间部分可剪裁得较细些。改造完成后，必须测定指针系统的固有周期T，并选择合适的电感线圈L和电容器C，使T=2π
。
制作完成好后，该套电表、电容、电感线圈是配套专用的，利用该套装置采用图1所示的电路就能非常明显地通过指针的左右较大幅度摆动来演示振荡电路中振荡电流随时间变化的规律。
二、演示振荡电流的周期随L、C变化的实验改进
如果演示LC回路的振荡周期随L、C的增大而增大的关系，应该舍弃电流表G做显示元件，改用大屏幕示波器来显示（阻尼）振荡波形。由于示波器不能显示1Hz左右的振荡波形，应减小L、C值，其相关数据如图2所示。示波器“X输入”接到内扫描信号上，并将扫描频率接到50Hz以下，用“细调”旋钮调低扫描频率。将“Y输入”接到电容器两极上。将两节电池串联后通过按钮开关接到铁芯上的另一线圈上。接通示波器电源后，再继续反复按压图2中的按钮开关，即可看到不断闪现在屏幕上的（阻尼）振荡图像。如果屏上波形不同步，可调扫描频率至同步。去掉铁芯后再做，由于L减小，将看到屏幕上显示的波形变密；减小电容C，也将看到波形变密，说明振荡频率变高。
图2
以上改进明显改善了LC振荡实验的可视效果，提高了学生研究振荡电路的兴趣，使学生对振荡过程具有非常直观的印象。