1、3 电感和电容对交变电流的影响同学们，上一节我们学习了描述交变电流的物理量，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：1下列关于交流电的几种说法中，正确的是()A交流电气设备上所标的电压、电流值是峰值B交流电流表和交流电压表测得的值是瞬时值C跟交流有相同热效应的直流的值是交流的有效值D跟直流有相同热效应的交流的值是交流的有效值【答案】C【解析】电气设备上所标的都是交流电的有效值，A选项错误因为交流电用得最多的是有效值，所以交流电流表或交流电压表测的都是有效值，B选项错误根据有效值的定义，可知C选项正确，D选项错误2(2020大庆名校期末)一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为
2、 e220 2sin(100t)V关于这个交变电流，下列说法中正确的是()A交变电流的频率为 100 HzB电动势的有效值为 220 VCt0 时，穿过线圈的磁通量为零Dt0 时，线圈平面与中性面垂直【答案】B【解析】线圈的转速为 100 rad/s，故其频率为 f1002 50 Hz，故 A 错误；该交流电的电动势最大值为 220 2 V，有效值为 220 V，故 B 正确；由 e220 2sin(100t)V 可知，当 t0 时 e0，此时线圈处在中性面上，穿过线圈的磁通量最大，故 C、D 错误一、电感对交变电流的阻碍作用1感抗实验(1)实验电路(2)实验现象：取直流电源的电压与交流电源电
3、压的有效值相等，接通_电源时，灯泡亮些；接通_电源时，灯泡暗些(3)实验结论，电感线圈对_电流有阻碍作用2感抗(1)物理意义：表示电感对_阻碍作用的大小(2)影响感抗大小的因素：线圈的_越大，交流电的_越高，感抗越大直流交流交流交变电流自感系数频率3感抗的应用类型低频扼流圈高频扼流圈自感系数较大_感抗大小较大_作用通_、阻_ 通_、通直流，阻_较小较小直流交流低频高频二、电容器对交变电流的阻碍作用1交变电流能够通过电容器(1)实验电路如图所示(2)实验现象：电路中串有电容器时，接通_电源，灯泡不亮；接通_电源，灯泡亮(3)实验结论：_电流能够通过电容器，_电流不能通过电容器2电容器对交变电流的
4、作用(1)容抗：表示电容对_阻碍作用的大小(2)影响容抗大小的因素：电容器的电容_，交变电流的频率_，容抗越小(3)应用：电容器具有“隔_，通_”的作用直流交流交变直流交变电流越大越高直流交流为什么人站在绝缘物体上(例如桌、凳)，手接触试电笔笔尾的金属部分，笔尖接触火线时氖管会发亮？【答案】当人站在离地面较高的绝缘物体上用试电笔试电时，人与地面间形成的电容容量极小，人与地面间的电阻值极大，故可以把人当作孤立导体来处理(即：认为人本身就是一个电容器)由于人与电源的火线间经过试电笔而沟通，因此人与火线上的电势始终应该相同，当火线的电势升高或降低时，人体的电势也会随之升高或降低人体电势的变化过程就是
5、人体这个电容的充放电过程，伴随着人体的充放电，就形成了通过试电笔的充放电电流，因此氖管发亮.1电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流变化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗来表示电感对交变电流的阻碍作用2感抗的两个决定因素感抗的决定因素(L)：一是交变电流的频率，二是自感系数L.L决定于线圈本身的性质，即线圈匝数、横截面积、有无铁芯等因素3电感线圈在电路中的作用(1)通直流、阻交流这是对两种不同类型的电流而言的，因为恒定电流不变化，不能引起自感现象，所以对恒定电流没有
6、阻碍作用交变电流时刻改变，必有自感电动势产生以阻碍电流的变化，所以对交流有阻碍作用(2)通低频、阻高频这是对不同频率的交变电流而言的，因为交变电流的频率越高，电流变化越快，感抗也就越大，对电流的阻碍作用越大(3)扼流圈：利用电感阻碍交变电流的作用制成的电感线圈低频扼流圈：线圈绕在铁芯上，匝数多，自感系数大，电阻较小，具有“通直流、阻交流”的作用高频扼流圈：线圈有的绕在铁氧体芯上，有的是空心的，匝数少，自感系数小，具有“通直流、通低频、阻高频”的作用例1 如图所示实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下面叙述正确的是()A当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗B当S
7、掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮CS掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮DS掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗解析：线圈对恒定电流无感抗，对交变电流有感抗，当交流电频率减小时，感抗变小，灯变亮，并且是有铁芯时感抗更大，故铁芯抽出时灯变亮答案：AC1交变电流通过一段长直导线时，电流为I，如果把这根长直导线绕成线圈，再接入原电路，通过线圈的电流为I，则()AII BIICII D无法比较【答案】B【解析】长直导线的自感系数很小，其对交变电流的阻碍作用可以看做是纯电阻，流经它的交变电流只受到导线电阻的阻碍作用当导线绕成线圈后，电阻值未变，但自感系数增大，对交变电流的阻碍作用
8、不但有电阻，而且有线圈的阻碍作用(感抗)，阻碍作用增大，电流减小电容对交变电流的阻碍作用1电容对交变电流阻碍作用的实质当交变电流“通过”电容器时，给电容器充电或放电，使电容器两极板形成跟原电压相反的电压，阻碍电流形成容抗2容抗的决定因素1C：交流电的频率和电容器的电容电容越大，频率越高，容抗越小3电容器在电路中的作用(1)通交流、隔直流用来“通交流、隔直流”的电容器叫耦合电容器其电容一般较大，常串接在两级电路之间，以使电流中的交流成分通过，如图所示(2)通高频，阻低频在电子技术中，从某一装置输出的交流常常既有高频成分，又有低频成分若在下一级电路的输入端并联一个电容器，就可只把低频成分的交流信号
9、输送到下一级装置具有这种“通高频、阻低频”用途的电容器叫高频旁路电容器，如图所示例2 如图所示，接在交流电源上的灯泡正常发光，以下说法正确的是()A把电介质插入电容器，灯泡变亮B增大电容器两极板间的距离，灯泡变亮C减小电容器两极板间的正对面积，灯泡变暗D使交变电流频率减小，灯泡变暗解析：把电介质插入电容器，电容变大，容抗变小，电容器对交变电流阻碍作用变小，所以灯泡变亮，故A正确；增大电容器两极板间的距离，电容变小，电容器对交变电流阻碍作用变大，所以灯泡变暗，故B错误；减小电容器两极板间的正对面积，电容变小，容抗变大，灯泡变暗，故C正确；使交变电流频率减小，电容器对交变电流阻碍作用变大，灯泡变暗
10、，故D正确答案：ACD2(多选)(2020宜春月考)如图所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，下列说法正确的是()Aa、b端接稳恒直流电，灯泡发亮Ba、b端接交变电流，灯泡发亮Ca、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大Da、b端接交变电流，灯泡发亮，在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率，灯泡亮度增大【答案】BCD【解析】电容器的作用是：通交流、隔直流、通高频、阻低频当接通稳恒直流电时，电路不通，电容器相当于断路，灯泡不亮，故A错误，B正确；固定频率下，电容越大，容抗越低，灯泡越亮，故C正确；电容固定的情况下，交流电频率越高，容抗越小，灯泡越亮，故D正确电阻、感抗、容
11、抗的比较比较电阻感抗容抗产生的原因定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞由于电感线圈的自感现象阻碍电流的变化电容器两极板上积累的电荷对这个方向定向移动的电荷的反抗作用在电路中的特点对直流、交流均有阻碍作用只对变化的电流(如交流)有阻碍作用不能通直流，只能通变化的电流比较电阻感抗容抗决定因素由导体本身(长短、粗细、材料)决定，与温度有关由线圈的自感系数和交流的频率决定(成正比)由电容的大小和交流的频率决定(成反比)电能的转化与做功电流通过电阻做功，电能转化为内能电能和磁场能往复转化电能与电场能往复转化例3(多选)(2020安阳月考)如图所示，交变电流电压的瞬时表达式u311sin(157t)V时
12、，三个电流表的示数相同，若电源电压改为u311sin(314t)V时，则()A电流表A1的示数减小B电流表A2的示数减小C电流表A3的示数不变D电流表A1、A2、A3的示数增大解析：将交变电流的频率增大时，电阻R的阻值不随频率而变化，交变电压不变，电流表A3的示数不变；电感L的感抗增大，流过A1的电流减小；电容C的容抗减小，流过A2的电流增大故A、C正确，B、D错误答案：AC3(2020路南校级月考)如图所示，三个灯泡是相同的，额定功率足够大，直流电源E1内阻可以忽略，交流电源E2的电动势有效值与E1相等，自感线圈电阻不计当开关S接A点时，三灯亮度相同，当开关S接B点时()A甲、乙、丙三灯亮度相同B甲灯最亮，丙灯不亮C甲灯和乙灯等亮，丙灯不亮D乙灯最亮，丙灯不亮【答案】D【解析】当单刀双掷开关S接A时，即为交流电源，三个灯亮度相同，说明电感L的感抗、电容C的容抗与电阻R相同当S接B时，即为直流电源，电感L没有感抗，电容器具有隔断直流的作用，而交流与直流对电阻R没有影响，所以丙灯不亮，甲灯亮度不变，乙灯亮度增加，故D正确，A、B、C错误