1、第五章 交变电流 3 电感和电容对交变电流的影响学习目标 1.物理观念知道电感和电容对交变电流的影响(重点)2.科学态度与责任了解电感器和电容器的应用(重点)3.物理观念理解电感和电容对交变电流阻碍作用(难点)4.科学思维知道影响感抗和容抗大小的因素(难点)自 主 预 习 探 新 知 一、电感器对交变电流的阻碍作用 1实验探究 如图所示，取直流电源电压与交流电源电压有效值相等(1)实验目的：了解并验证电感线圈对交变电流的阻碍作用(2)实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些(3)实验结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用 2感抗(1)物理意义：表示电感器对交流的的大小(2)影响
2、感抗大小的因素：线圈的自感系数，交流的频率线圈的自感系数，交流的频率，感抗越大 阻碍作用越大越高3感抗的应用 低频扼流圈高频扼流圈 自感系数较大较小感抗大小较大较小 作用通_、阻_ 通_、通_，阻_ 直流交流低频直流高频二、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 能够通过电容器，不能通过电容器 直流交流交变电流直流2电容器对交变电流的阻碍作用(1)容抗：表示电容器对阻碍作用的大小(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“隔直
3、流、通交流”的作用 交变电流越大越高1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)交流电的频率越高，电感对交流的阻碍作用越大()(2)电感线圈之所以对交变电流有阻碍作用，是由于自感电动势总是阻碍电流的变化()(3)电容器在交变电路中，相当于一个电阻，具有分压作用()(4)电容器接到交流电源时，有自由电荷通过电容器()(5)电容器的电容越大，容抗就越大()2(多选)关于电子技术中的扼流圈，下列说法正确的是()A扼流圈是利用电感线圈对交流电的阻碍作用来工作的 B高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频交流通过 C低频扼流圈的作用是不仅要阻碍高频交流通过，还要阻碍低频交流通过 D高频扼流圈的电
4、感比低频扼流圈的电感大 ABC 扼流圈是利用变化的电流通过线圈时，感应出自感电动势，从而来阻碍电流的变化，故A正确；高频扼流圈是“通低频，阻高频”，故B正确；低频扼流圈是“阻交流，通直流”，故C正确；高频扼流圈比低频扼流圈自感系数小，故D错误 3有两个电容器的电容分别为C15 F和C23 F，分别加上峰值一定的交变电源，在下列各种情况下，哪一种情况下通过电容器的电流最大()A在C1上所加交变电流的频率为50 Hz B在C2上所加交变电流的频率为50 Hz C在C1上所加交变电流的频率为60 Hz D在C2上所加交变电流的频率为60 Hz C 电容器对电流的阻碍作用的大小，即为容抗容抗的大小是由
5、电容器电容C和交变电流的频率共同决定的交变电流的频率越高，电容器的电容越大，电容器的容抗就越小，电流就越大因此要使通过电容器的电流最大则必须使频率最高，电容最大 合 作 探 究 攻 重 难 对电感器感抗的理解 1.电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质(1)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的变化，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用(2)直流电通过线圈时，电流的大小、方向都不变，线圈中不产生自感电动势，也就没有感抗 2感抗的大小：XL2fL.其中f是交流电的频率，L是线圈的自感系数 3低频扼流圈用来“通直流、阻交流”，因此可以用低频扼流
6、圈来分离“直流和交流”；高频扼流圈对高频电流阻碍作用很大，对低频电流阻碍作用较小，因此可以用高频扼流圈分离“低频交流电和高频交流电”【例1】在如图所示电路中，L为电感线圈，灯泡电阻为R，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u220 2sin 100t(V)若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是()A电流表示数增大 B电压表示数减小 C灯泡变暗D灯泡变亮 C 由u220 2sin 100t(V)，可得电源原来的频率为f 250 Hz，当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大，在电压不变的情况下，电路中的电流减小，A错误；灯泡的电阻
7、R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率PI2R减小，灯泡变暗，C正确，D错误；电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL，设灯泡两端电压为UR，则电源两端电压的有效值为UULUR，因URIR，故电流I减小时，UR减小，且电源两端电压有效值保持不变，故ULUUR，UL增大，B错误 直流电阻不计的线圈对直流电无阻碍作用相当于短路，对交流电有阻碍作用，因而使电流减小，加在电路其他部分的电压也减小，且减小量与线圈两端电压的增加量相等.跟进训练 1(多选)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
8、时灯较暗 B当 S 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 AC 线圈对直流无感抗，对交变电流有感抗，当交流电频率减小时，感抗变小，灯变亮；有铁芯时感抗更大，故铁芯抽出时灯变亮 对电容器容抗的理解 1.交变电流“通过”电容器的本质(1)当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路中，形成充电电流(2)当电源电压降低时，电容器放电，原来聚集在极板上的电荷又放出，在电路中形成放电电流(3)电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流电“通过”了电容器
9、，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质 2容抗的大小：XC12fC.其中f是交流电频率，C是电容器的电容【例2】如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增加时()A电容器的电容增加 B电容器的电容减小 C电灯变暗 D电灯变亮 D 电容器的电容是由电容器本身的特性所决定的，与外加的交流电源的频率无关，A、B错误；当交流电源的频率增加时，电容器充放电的速度加快，电容器的容抗减小，电流增大，电灯变亮，C错误，D正确 交变电流不同于直流，交变电流能“通过”电容器，所以灯泡会亮.交变电流的频率改变，电容器的容抗改变，电容器两端的电压变化，灯泡两端的电压也随着变化.
10、跟进训练 2.(多选)如图所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是()A把电介质插入电容器，灯泡变亮 B增大电容器两板间的距离，灯泡变亮 C减小电容器两板间的正对面积，灯泡变暗 D使交流电的频率减小，灯泡变暗 ACD 电容器的电容与相对介电常数成正比，与正对面积成正比，与两板间距离成反比而容抗与电容成反比，与交流电频率成反比把介质插入电容器，电容变大，容抗减小，灯泡变亮，A 正确；电容器两板间距离增大，电容减小，容抗增大，灯泡变暗，B 错误；减小电容器两板间的正对面积，电容减小，容抗增大，灯泡变暗，C正确；交流电的频率减小，容抗增大，灯泡变暗，D 正确 电阻、感抗、容抗的比较 电
11、阻感抗容抗 产生原因定向移动的自由电荷与不动的粒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向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、交流均有阻碍作用阻交流、通直流，阻高频、通低频隔直流、通交流，阻低频、通高频 决定因素由导体本身(长短、粗细、材料)决定，与温度有关由线圈本身的自感系数和交流电的频率f决定由电容的大小和交流电的频率f决定 电能的转化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】如图所示，三个灯泡相同，而且足够耐压，电源内阻忽略单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时()A三个灯亮度相同 B甲灯最亮，丙灯不亮
12、C甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮 D只有丙灯不亮，乙灯最亮 D 开关S接A时，甲、乙、丙三个支路均有交流电通过开关S接B时，电路处于直流工作状态，电容器C“隔直流、通交流”；电感线圈L“阻交流、通直流”；电阻R对交流和直流有相同的阻抗可判断此时电路中I丙0，I甲不变，I乙增大；又因为灯泡亮度与电功率(PI2R)成正比，所以只有丙灯不亮，乙灯最亮 上例中，若将电路中的开关S接A，并将交变电流的频率增大，灯泡亮暗如何变化？提示：甲灯不变，乙灯变暗，丙灯变亮 电感器、电容器接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能反复转化，所以电感器、电容器上不会消耗电能，而电流通过电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能
13、的损耗三种阻碍，其本质不同，特点不同(1)电感器对直流起“短路”作用，对交变电流起阻碍作用(2)电容器对直流起“断路”作用，对交变电流有旁路分流作用(3)电阻对直流、交变电流都有阻碍作用，且与交变电流的频率无关 跟进训练 3(多选)如图所示的电路中，A、B、C 三灯亮度相同，电源为220 V、50 Hz 的交流电源，以下叙述中正确的是()A改接 220 V、100 Hz 的交流电源时，A 灯变亮，B 灯变暗，C 灯亮度不变 B改接 220 V、100 Hz 的交流电源时，A 灯变暗，B 灯变亮，C 灯变亮 C改接 220 V 的直流电源时，A 灯熄灭，B 灯变亮，C 灯亮度不变 D改接 220
14、 V 的直流电源时，A 灯熄灭，B 灯变亮，C 灯变暗 AC 增加交流电源的频率时，感抗增大，容抗减小，电阻的阻碍作用不变，故 A 灯变亮，B 灯变暗，C 灯亮度不变，故 A 正确，B 错误；改接直流电源时，电容器相当于断路，A 灯熄灭，线圈无感抗，B 灯更亮，电阻 R 阻碍作用不变，C 灯亮度不变，故 C 正确，D 错误课 堂 小 结 提 素 养 1物理观念电感器和电容器对交变电流的阻碍和导通作用、感抗、容抗 2科学探究通过观察演示实验的现象归纳出电感器和电容器对交变电流的作用 3科学态度与责任在利用科学知识解释实验现象的过程中，逐步培养学生大胆提出科学猜想的精神 1关于电感对交变电流的影响
15、，下列说法正确的是()A电感线圈不能通直流电流，只能通交变电流 B电感线圈对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同 C同一个电感线圈对频率低的交变电流的阻碍较小 D同一个电感线圈对频率高的交变电流的阻碍较小 C 电感线圈可以通直流，A 错误；电感线圈对不同频率的交变电流阻碍作用不同，B 错误；同一电感线圈对高频交流电阻碍作用大，D 错误，C 正确 2对电容器能通交变电流的原因，下列说法中正确的有()A当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流 B当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流 C在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动 D在有电
16、容器的交流电路中，有电荷通过电容器 B 电容器能让交流电通过，实际上是通过充放电来完成的，定向移动的电荷并没有从一个极板到另一个极板，故 A、C、D 错误，B 正确 3如图所示的电路，F 为一交流发电机，C 为平行板电容器，为使电流表 A 的示数增大，可行的办法是()A使发电机 F 的转速增大 B使发电机 F 的转速减小 C在平行板电容器间换用相对介电常数较小的电介质 D使电容器两极板间的距离增大 A 当发电机转速增大时，交变电流的频率增大，电容器容抗减小，电流表 A 的示数增大，A 项正确，B 项错误；在平行板电容器间换用相对介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表 A 的示数减小，C、D 项错误 4在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分，又有低频成分如果只需把低频成分输送到下一级装置，如图所示，则下列做法合理的是()A在 ab 间接入一个电容器 B在 ab 间接入一个低频扼流圈 C在 ab 间接入一个高频扼流圈 D在 ab 间接入一个电容器或高频扼流圈或低频扼流圈都可以 C 电容器可以“通高频，阻低频”，低频扼流圈可以“通直流，阻交流”，而高频扼流圈可以“通低频，阻高频”，故 C 正确点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!