在电路中，电荷和电流以及与之相联系的电场和磁场周期性地变化，同时相应的电场能和磁场能在储能元件中不断转换的现象。例如，在由纯电容和纯电感组成的电路中，电流的大小和方向周期性地变化，电容器极板上的电荷也周期性地变化，相应的电容内储存的电场能和电感内储存的磁场能不断相互转换。由于开始时储存的电场能或磁场能既无损耗又无电源补充能量，电流和电荷的振幅都不会衰减。这种往复的电磁振荡称为自由振荡，相应的振荡频率称为电磁振荡的固有频率，相应的周期称为电磁振荡的固有周期。

中文名

电磁振荡

外文名

Electromagnetic oscillation

表达式

T=2π√LC

应用学科

物理

类型

电路

简介

公式

周期等于

倍的根号下自感系数与电容的乘积。原理

如果电路中除电容、电感外还有电阻，即有能量损耗，但无电源，则电流和电荷的振幅逐渐衰减为零，开始时储存的电磁场能通过电阻上散发的焦耳热不断损耗殆尽。这种电磁振荡称为阻尼振荡。如果在由电容、电感和电阻组成的电路中还有交流电源，电源的电动势随时间按正弦或余弦函数变化，则由于电源不断提供能量，补偿在电阻上的能量损耗，稳定后电路中电流、电荷的振幅将保持恒定。这种电磁振荡称为受迫振荡，受迫振荡的频率等于交流电源的频率。电磁振荡的上述特征在一些电磁测量仪表（如灵敏电流计，冲击电流计）中有重要应用。

过程

电容器通过自感线圈放电，由于自感作用总是阻碍电流的变化，所以电路里的电流不能立刻达到最大值，而是由零逐渐增大．这时，线圈周围的磁场逐渐增强，电容器里的电场因极板上电荷逐渐减少而逐渐减弱。这样，电路里的电场能逐渐转化为磁场能．当电容器放电完毕，

时，电路中的电流达到最大值，电场能全部转化为磁场能．

电容器放电完毕，由于自感作用，电路中仍然保持有原来方向的电流，但逐渐减弱，这样就使电容器逐渐充电，不过两极所带的电荷符号都跟原来的相反．充电完毕，电流减小到零，磁场能全部转化为电场能．

此后，上述的全部过程反复地循环下去，在电路中就出现了振荡电流．这种电场和磁场的周期性变化叫做电磁振荡．在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能同时发生周期性的转化．

电谐振

电磁系统中，储能元件内电能与磁能不断相互转换的过程叫做电磁振荡；若系统受到外界周期性的电磁激励，且激励的频率等于系统的自由振荡频率，则系统与激励源间形成电谐振。

产生电磁振荡的最简单的实例是由电阻 R、电感线圈 L和电容器 C所组成的振荡回路，使其电容器 C中储存的电能与电感线圈 L中储存的磁能不断地相互转换。单回路振荡电路如图1所示，图1a是串联回路，图1b是并联回路。

周期频率

1、周期：电磁振荡完成一次周期性变化所需要的时间叫做周期。一秒钟内完成的周期性变化的次数叫频率。

2、在LC振荡电路中，从研究得到：

可见在LC回路中，电路的频率f和周期T是由线圈的自感系数L和电容器的电容C来决定的。在收音机的调频中，若将可变电容器的动片旋入，则会使电容器的电容C增大，故收音机接收的频率变小。

类别

若电源电压为

，回路中电流为

，电容器上的电压为

，则可建立如下回路方程或自由振荡 　回路方程中激励电压

为零时，振荡的性质决定于各参数

之间的相对数值。①当 时，回路电流和元件上电压都将依时间 t按指数规律下降，即因回路电阻太大，回路储存的能量不足以维持振荡一周的消耗，从而不能形成振荡。②当时，得到一般的自由衰减振荡，式中称为衰减常数，为有损耗时自由振荡角频率，为无损耗时的自由振荡角频率或固有频率。

一般常用无量纲量作为度量回路品质的参数，叫做品质因数。

与 Q是表征回路特性的重要参数。 Q值可表示有损耗时自由振荡角频率对固有频率的偏离程度。一般情况下， RLC回路中Q值均较大，约为10～10，即使取 Q的低值， ω与

也只差 ω的0.125%。所以，通常认为单振荡回路的自由振荡频率近似为式中 L的单位为亨， C的单位为法， f的单位为赫。衰减振荡的衰减因子可表示为，可见经过一个振荡周期，幅度将衰减e倍。参数有时称为对数衰减，而称为回路的时间常数，通常以 τ表示。强迫振荡 　当

时，设外源是按正弦变化的电压源。用相量表示法，回路电流可写为式中

， f是电源的激励频率，。回路的阻抗

Z

可表示为；是在

时回路的 Q值；是回路的相对失谐。

时回路与谐振源间发生谐振，且谐振在回路的固有频率上，这时电感线圈 L和电容器 C上的电压都等于电源电压的 Q倍。在很多实际应用中，常利用高 Q回路获得高压。 δ≠0时，回路失谐，被迫在电源频率 f下振荡。这时电流为,即失谐时，电流随回路的 Q值和相对失谐 δ的增大而下降。在谐振频率（即回路的固有频率）附近（即

时），有近似关系。以 Q0 δ为横坐标，以的幅值、实部和虚部为纵坐标，可绘得如图2所示的通用曲线。其峰值在

δ=0点，相对幅值等于1。当

即 ω=

(1±1/2

)时，相对幅值下降到，功率下降到1/2。这两点称为半功率点。两半功率点之间所覆盖的频率范围称回路的通频带。

值越大，则通频带越窄，回路的选择性越好；反之，

值越小，则通频带就越宽，回路的选择性越差。

特性

由于电容器的损耗一般很小，图1b中未表出。应用相量法，回路两端的阻抗为。诗

Z

的电抗部分为零的频率称为谐振频率，可得并联谐振频率 ωb等于,可见并联谐振频率 fb略小于串联共振频率f0，实际应用中，多认为 fb近似等于 f0。谐振时，回路两端阻抗为

Z

b,称并联谐振电阻，它比回路电阻 R大 Q娿倍。若电源是一恒流源，流入回路的电流为；电感支路的电流为；电容支路的电流为，因与近似反相，且，从而回路中大部分电流呈回流形式，能量在电容与电感之间相互转换，形成电磁振荡。从电源输入回路的功率 Q娿 RI仅用来补偿振荡过程中的损耗。

从上述内容可知，当损耗很小时，串联回路与并联回路呈对偶关系。串联谐振时电阻为最小，等于 R，回路的电流为最大；并联谐振时电阻近于最大，等于 L/ CR，回路两端电压为最大。偏离了谐振点，各量均按通用曲线变化，仅纵坐标所指的变量不同而已。

多谐振

两个或多个具有相同或不同谐振频率的单振荡回路通过耦合元件相互接连起来，可以构成复杂的振荡系统，这种系统有时又称耦合回路。常用的一些双耦合回路如图3所示。图3a是利用互感M将两个单振荡回路 LC和 LC耦合起来的回路。用耦合系数表示两个单振回路耦合的松紧程度，0<

K

<1。

K

值大表示紧耦合，

K

值小表示松耦合。图4表示两个具有相同的固有频率和品质因数的回路，耦合后在不同的

K

值下 I2/ I2m随

δ变化的通用曲线， δ的意义与不同。当

K

=1时，谐振出现一个最大值的峰点当

K

<1时，只有一个小于最大值的峰点；

K

>1时，则出现双峰。振荡时电能与磁能不仅在一个单回路中相互转换，而且还在回路之间相互转移，出现了比较复杂的振荡现象。耦合回路应用广泛，常用于级间的耦合及滤波电路中。

产生

1、大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫做振荡电流，产生振荡电流的电路叫做振荡电路。最简单的振荡电路是由电感线圈和电容器组成的，简称LC回路。LC回路中产生振荡电流是由于电容器不断充电和放电，该振荡电流是按正弦规律变化的。

2、LC电路中电磁振荡的产生过程

①放电过程：在放电过程中，q↓、u↓、E↓→i↑、B↑、E↑，电容器的电场能逐渐转变成线圈的磁场能。由于线圈的自感作用，电流i是按正弦规律逐渐增大的，电流不会立刻达到最大值。放电结束时，q=0，E=0，i最大，E最大，电场能完全转化成磁场能。

②充电过程：放电结束时，由于L的自感作用，电路中移动的电荷不会立即停止运动，仍保持原方向流动。在充电过程中，q↑、u↑、E↑→I↓、B↓、E↓，线圈的磁场能向电容器的电场能转化。充电结束时，q、E增为最大，i、E均减小到零，磁场能向电场能转化结束。

③反向放电过程：q↓、u↓、E↓→i↑、B↑、E↑，电容器的电场能转化为线圈的磁场能。放电结束时，q=0，E=0，i最大，E最大，电场能向磁场能转化结束。

④反向充电过程：q↑、u↑、E↑→i↓、B↓、E↓，与充电过程原理相同

LC电路

LC电路

，也称为 谐振电路、

槽路

或

调谐电路

，是包含一个电感（用字母L表示）和一个电容（用字母C表示）连接在一起的电路。该电路可以用作电谐振器（音叉的一种电学模拟），储存电路共振时振荡的能量。

LC电路既用于产生特定频率的信号，也用于从更复杂的信号中分离出特定频率的信号。它们是许多电子设备中的关键部件，特别是无线电设备，用于振荡器、滤波器、调谐器和混频器电路中。

电感电路是一个理想化的模型，因为它假定有没有因电阻耗散的能量。任何一个LC电路的实际实现中都会包含组件和连接导线的尽管小却非零的电阻导致的损耗。LC电路的目的通常是以最小的阻尼振荡，因此电阻做得尽可能小。虽然实际中没有无损耗的电路，但研究这种电路的理想形式对获得理解和物理性直觉都是有益的。

术语

在

LC电路

中，L代表电感，单位：亨利（H），C代表电容，单位：法拉（F）。

电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期，一秒内完成的周期性变化的次数叫做频率。

振荡电路中发生电磁振荡时，如果没有能量损失，也不受其他外界的影响，这是电磁振荡的周期和频率，叫做振荡电路的固有频率和固有周期。固有周期可以用下式求得

其时间常数为L/R.