大学物理·电磁学

电磁振荡与交流电

10 分钟

电场与磁场的「荡秋千」

把充好电的电容接上电感线圈,奇妙的事发生了:电容放电推动电流,电流在线圈里建起磁场;电容放空后,磁场又不甘心消失,反过来给电容充电……电场能和磁场能来回倒腾,像单摆的动能与势能互换——这就是电磁振荡,频率由 L 和 C 决定:。收音机选台,调的就是这个频率,让电路与某个电台「共振」。

为什么全世界都用交流电

直流电的电压一成不变,变压器只认「变化的磁场」,拿它没办法;交流电的电流方向每秒反复变化,正好驱动变压器升压降压。于是:电厂发出交流 → 升压到几十万伏远送(电流小、损耗小)→ 到家门口降压到 220 伏。交流电靠着「能变压」这一条,赢了 19 世纪末著名的「电流之战」。

数字:我国市电频率是 50 赫兹,电流方向每秒来回 100 次;美国、日本部分地区用 60 赫兹。

类比:交流电像拉锯——锯子来回动,木头照样被锯开;电子在导线里只是原地往复抖动,真正跑长途的是电磁场的能量。

常见误区:电流方向来回变不等于「白干活」——灯泡、电炉看的是发热,来回流的电流照样发热,工程上用「有效值」衡量它干了多少活。

练一练:观察家里台灯有没有频闪:用手机相机对着灯光看,滚动条纹就是 50 赫兹的影子。

小纸条

用手机慢动作模式拍一盏台灯,看能不能拍到明暗条纹,并解释原因。

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