振荡电路

完美的电容器和线圈。振荡是如何发生的，当线圈的磁场增加和消失时，电子在何处移动。

振荡电路是由线圈和电容器组成的闭合电路。让我们用字母 L 表示线圈的电感，用字母 C 表示电容器的电容量。振荡电路是最简单的电气系统，其中可以发生自由谐波电磁振荡。

当然，一个真正的振荡电路总是不仅包括一个电容C和一个电感L，还有连接线，其中肯定有一个有源电阻R，但电阻不在本文的讨论范围内，你可以了解一下在振动系统的品质因数部分。因此，我们考虑一个理想的振荡器电路并从一个电容器开始。

假设有一个完美的电容器。让我们将其从电池充电至电压 U0，即在其极板之间产生电势差 U0，使其在上板变为“+”，在下板变为“-”，如通常所示。

这是什么意思？这意味着在外力源的帮助下，我们会将一部分负电荷 Q0（由电子组成）从电容器的上极板移动到其下极板。结果，电容器的底板上会出现过量的负电荷，而顶板将恰好缺少该数量的负电荷，这意味着正电荷过多。毕竟，最初电容器没有充电，这意味着它的两个极板上的相同符号的电荷是绝对相等的。

所以， 充电电容器，上板相对于下板带正电（因为缺少电子），下板相对于上板带负电。原则上，对于其他物体，电容器是电中性的，但在其电介质内部存在电场，相对板上的相反电荷通过该电场相互作用，即它们倾向于相互吸引，但电介质，就其本质而言, 不允许这种情况发生。此时电容的能量最大，等于ECm。

现在让我们采用一个理想的电感器。该路径由完全没有电阻的导线制成，也就是说，它具有完美的传递电荷的能力而不干扰它。让我们将线圈与新充电的电容器并联。

会发生什么？电容器板上的电荷，和以前一样，相互作用，往往相互吸引，——来自下板的电子倾向于返回上板，因为当电容器充电时，它们从那里被力拖到下板.电荷系统趋向于恢复到电平衡状态，然后连接一个线圈——将一根电线拧成螺旋状，具有电感（当电流通过它时防止电流被磁场改变的能力） ！

来自下极板的电子通过线圈的导线冲向电容器的上极板（我们可以说正电荷同时冲向下极板），但它们不能立即滑到那里。

为什么？因为线圈有电感，通过它的电子已经是电流了，又因为有电流就意味着它的周围一定有磁场。所以进入线圈的电子越多，电流就越大，磁场就越大线圈周围出现。

当来自电容器底板的所有电子都进入线圈时——线圈中的电流将达到最大值 Im，它周围的磁场将是该移动电荷在其导体中产生的最大磁场。此时，电容器完全放电，其极板之间的电介质中的电场能量 EC0 等于零，但所有这些能量现在都包含在线圈 ELm 的磁场中。

然后线圈的磁场开始变小，因为没有任何东西支持它，因为没有更多的电子在线圈中进出，没有电流，线圈周围消失的磁场产生涡电场在它的电线中，将电子进一步推向它们如此渴望的顶板电容器。并且在所有电子都在电容器上极板上的那一刻，线圈的磁场变为零EL0。现在电容器的充电方向与一开始充电的方向相反。

电容器的上板现在带负电，下板带正电。线圈仍然连接，它的导线仍然为电子流动提供自由路径，但电容器极板之间的电势差再次出现，尽管与原来的符号相反。

并且电子再次冲入线圈，电流变为最大，但由于现在指向相反的方向，因此在相反的方向产生磁场，当所有电子返回线圈时（当它们向下移动时） ，磁场不再累积，现在开始减弱，电子被推得更远——到达电容器的下极板。

而在线圈的磁场变为零的那一刻，它完全消失了，——电容器的上极板相对于下极板再次带正电。电容器的状况与开始时的状况相似。一个振荡的完整周期发生了。依此类推。这些振荡的周期取决于线圈的电感和电容器的电容，可以通过汤姆森公式找到：