1、第五章 交变电流第3节 电感和电容对交变电流的影响 学 习 目 标 1了解电感对交变电流的阻碍作用，知道感抗与哪些因素有关2了解电容对交变电流的阻碍作用，知道容抗与哪些因素有关3掌握感抗、容抗对交变电流阻碍作用的区别填一填、做一做、记一记课前自主导学|基础知识填一填|一、电感器对交变电流的阻碍作用1实验探究2感抗(1)物理意义：表示电感器对交流的 5的大小(2)影响感抗大小的因素：线圈的 6越大，交流的 7越高，感抗越大3感抗的应用低频扼流圈高频扼流圈自感系数较大8 _特性通 9、阻 10通直流、通 11、阻 12阻碍作用自感系数频率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实验探究
2、(1)实验电路(如图)：(2)实验现象：电路中串有电容器时，接通 13电源，灯泡不亮；接通 14电源，灯泡亮(3)实验结论：15能够通过电容器，16不能通过电容器直流交流交变电流直流2容抗(1)物理意义：表示电容对交变电流的 17的大小(2)影响容抗大小的因素：电容器的电容 18，交流的频率 19，容抗越小(3)特性：电容器具有“20”的作用阻碍作用越大越高隔直流、通交流|基础小题做一做|1正误判断(1)电感线圈对交变电流有阻碍作用()(2)低频扼流圈只能阻碍低频交变电流，不能阻碍高频交变电流()(3)电感线圈中通入交变电流后，交变电流的瞬时值为 0 的瞬间，线圈仍然对交变电流有阻碍作用()(
3、4)直流电不能通过电容器()(5)交变电流“通过”电容器的实质是电容器不断充电放电，并不是真正流过电容器()(6)交变电流的电流值越大，越容易通过电容器，与交变电流的频率无关()2下列说法中正确的是()A电感器的感抗只由线圈自身决定B同一电感器对于不同频率的交变电流的感抗不同C同一电容器的容抗随交变电流的频率增大而增大D同一电容器，接入不同频率的电路中，电容器的容抗不变解析：选 B 感抗由线圈的自感系数 L 和交变电流的频率f 共同决定，故 A 错误，B 正确；交变电流的频率越高，容抗越小，C、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
4、种情况下，通过电容器的电流较大的是()A在 C1 上所加交变电流的频率为 50 HzB在 C2 上所加交变电流的频率为 50 HzC在 C1 上所加交变电流的频率为 100 HzD在 C2 上所加交变电流的频率为 100 Hz解析：选 C 电容越大，电流频率越大，容抗越小，电流越容易通过电容器C1C2,100 Hz50 Hz，所以 C 正确4(1)电容器两极板之间是绝缘介质，它阻隔导体中自由电子的通过，为什么交变电流能通过电容器呢？(2)电容器对交变电流为什么有阻碍作用？提示：(1)电流是由电荷的定向移动形成的，把交流电源接到电容器的两个极板上后，当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容
5、器极板上聚集，在电路中形成充电电流；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电容器交替地进行充电和放电，电路中就形成了电流，好像是交流“通过”了电容器(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)因为同种电荷相互排斥，当电容器充电时，已经到达电容器极板上的电荷对后来流向极板的电荷有阻碍作用，所以电容器对交变电流有阻碍作用|核心知识记一记|1电感器对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示，感抗的大小与线圈的自感系数和交流的频率有关2低频扼流圈可以“通直流，阻交流”，而高频扼流圈可以“通直流、通低频，阻高频”3交变电流可以通过电容器，电容器对交流的阻
6、碍作用可以用容抗表示，容抗的大小与电容和交流的频率有关4电容具有“隔直流、通交流”“阻低频、通高频”的作用析要点、研典例、重应用课堂互动探究要点一 电感对交变电流的阻碍作用|要点梳理|1感抗产生的原因交变电流通过电感线圈时，由于电流时刻都在变化，因此在线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是要阻碍原电流的变化，故电感线圈对交变电流会起阻碍作用前面我们已经学习过，自感电动势的大小与线圈的自感系数及电流变化的快慢有关，自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越大，对交变电流的阻碍作用就越大，感抗也就越大2感抗的决定因素感抗与交变电流的频率、电感线圈的自感系数成正比3感抗的应用(1)高
7、频扼流圈高频扼流圈的自感系数很小，只对高频交变电流有较大的作用，对低频交变电流的阻碍作用较小，对直流的阻碍作用更小它具有“通直流，通低频、阻高频”的作用(2)低频扼流圈低频扼流圈的自感系数很大，即使交流的频率较低，它产生的感抗也很大它具有“通直流，阻交流”的作用|例题展示|【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灯泡变亮解析 由 u220 2sin 100t V，可得电源原
8、来的频率为 f250 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 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，则电源电压的有效值为 UULUR，因 URIR，故电流 I 减小时，UR 减小，且电源电压有效值保持不变，故 ULUUR，UL 增大，B 错误答案 C规 律 方 法感抗大小分析思路|对点训练|1由一电阻极小的导线绕制而成的线圈接在交流电源上，如果电源电压的峰值保持一定，下面
9、哪种情况下通过线圈的电流最小()A所加电源的频率为 50 HzB所加电源的频率为 100 HzC所加电源的频率为 50 Hz，减少线圈的匝数D在线圈中放入铁芯，所加电源频率为 100 Hz解析：选 D 线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，电感线圈对交流电的阻碍作用就越大，电流就越小，故 D 对2.一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图所示，一块铁插进线圈之后，该灯将()A变亮B变暗C没有影响D无法判断解析：选 B 由于电流的变化，在线圈内磁场变化而产生感应电动势，并总是阻碍电流变化，使线圈产生了感抗加入铁芯改变了电感的自感系数，自感系数增大，感抗增大，降落的电压增大，灯泡上的电
10、压减小，从而导致灯泡的功率减小，所以灯变暗故选 B.要点二 电容器对交变电流的阻碍作用|要点梳理|1容抗的成因(1)当接到交流电源上时，电源使导线中的自由电荷向某一方向定向移动，对电容器进行“充放电”(2)电容器在充放电的过程中，电容器两极板上聚集着等量异种电荷，从而在两极板间存在着电场，此电场的电场力阻碍着电荷的定向移动，其表现就是电容器在交变电流通过时的阻碍作用2影响容抗大小的因素(1)电容器的电容：电容器的电容越大，电容器容纳电荷的本领就越大，即在容纳相同电荷的情况下，电容大时电压小，电场力对电荷充电时的阻碍作用力就小，所以容抗就小(2)交流的频率：交流的频率越高，充电和放电的时间就短，
11、相同电路电容器上聚集的电荷就少，电容器所达到的电压就小，排斥充电和放电的电场力就小，从而阻碍作用就小，所以容抗就小用 XC 表示，则 XC 12fC.3电容器在电路中的作用(1)“隔直流，通交流”的作用直流不能通过电容器，因此电容器有“隔直”作用，对于电容较大的电容器，容易进行充放电，因此这种电容器一般用来“隔直流，通交流”，如隔直电容器(2)“通高频，阻低频”的作用对频率不同的交流，频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大电容较小的电容器，对高频交流的容抗小，阻碍小，对低频交流的容抗大，阻碍大因此，这种电容器一般用来“通高频，阻低频”，如高频旁路电容器实际应用电路如图所示，图中“”为电路中的直
12、流成分，“”为电路中的交流低频成分，“”为电路中的交流高频成分|例题展示|【例 2】(多选)在图中所示的电路中，C为电容器，R 为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无穷大，若保持交流电源的电压的有效值不变，只将电源频率增大，下列说法中正确的有()A电流表示数增大 B电压表示数增大C灯泡变亮D灯泡变暗解析 根据电容器对电流的阻碍作用 XC 12fC，交流电的频率越大对电流的阻碍作用就越小，所以电路中的电流就越大，故 A 对；电流大灯泡的亮度就变大，所以 C 对，D 错；电容器的分压作用减小，所以电压表的示数减小，B 错故选 AC.答案 AC|对点训练|1如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的
13、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电灯变亮解析：选 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，灯泡变暗解析：选 ACD 电容器的电容与介电常数成正比，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，
14、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 正确要点三 电阻、感抗、容抗的对比|要点梳理|1电感和电容的组合应用根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合到一起来完成一定的任务(1)如果将电容与负载并联，然后与电感串联，就能更好地起到滤掉电路中交流成分或高频成分的作用如图甲所示(2)如果将电感与负载并联，然后与电容串联，就能更好地起到滤掉电路中直流成分或低频成分的作用如图乙所示2电
15、阻、感抗、容抗的比较电阻感抗容抗产生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、交流阻碍作用相同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，RlS由线圈本身的自感系数和交流电的频率 f决定，XL2fL由电容的大小和交流电的频率 f 决定，XC 12fC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|例题展示|【例 3】在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，
16、需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用如图所示的装置电路，其中代号 a、b 应选择的元件是()Aa 是电容较大的电容器，b 是低频扼流圈Ba 是电容较大的电容器，b 是高频扼流圈Ca 是电容较小的电容器，b 是低频扼流圈Da 是电容较小的电容器，b 是高频扼流圈解析 电容器具有通高频、阻低频的作用，这样的电容器电容较小，所以 a 处接电容较小的电容器，电感线圈在该电路中要求起到通低频、阻高频的作用，b 处接一个高频扼流圈，D 对答案 D【例 4】(2019甘肃兰州一中测试)在频率为 f 的交变电路中，如图所示，把开关 S 依次分别接通 R、C、L 支路，这时通过各支路
17、的电流的有效值相等若将交变电流的频率提高到 2f，维持其他条件不变，则下列几种说法中不正确的是()A通过 R 的电流有效值不变B通过 C 的电流有效值变大C通过 L 的电流有效值变小D通过 R、C、L 的电流有效值都不变解析 电阻对交变电流阻碍作用的大小与电流的频率无关，因此，通过电阻的电流的有效值不变电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示，线圈的自感系数越大，电流的频率越高，自感电动势就越大，即线圈对电流的阻碍作用就越大，感抗也就越大，因此，通过电感的电流有效值变小电容器对交变电流阻碍作用的大小用容抗表示，电容一定时，在相同的电压下电容器容纳的电荷一定，频率越高，充、放电的时间越短，充、放电
18、的电流越大，容抗越小，因此，通过电容器的电流有效值变大答案 D方 法 技 巧(1)电阻对交变电流的阻碍作用不随频率的变化而变化，电感对交变电流的阻碍作用随频率的增大而增大，电容对交变电流的阻碍作用随频率的增大而减小(2)电容器和电感器的容抗和感抗，在交变电流的电路中的分压和分流关系，符合恒定电流电路的规律，都可以看成电阻|对点训练|1(2018太原期中)图中交流电源的电压与直流电源的电压相同，四个灯泡完全相同，L 的直流电阻不计当电路达到稳定时，灯泡亮度最高的是()解析：选 B A 图中是交流电源，电流可以通过电容器，但电容器对交流有一定的阻碍作用，灯泡两端的电压小于电源的电压；B 图中是直流
19、电源，电路稳定后，直流不能通过电容器，电容器与灯泡并联接在电路中，灯泡两端的电压等于电源的电压；C 图中是交流电源，线圈对交流的阻碍作用很大，灯泡两端的电压远小于电源的电压；D 图中是直流电源，电路稳定后，线圈的电阻值不计，灯泡被短路，两端的电压等于零，B图中的灯泡最亮，B 选项正确2音箱中有高音扬声器和低音扬声器，为了让特定扬声器得到较为纯粹的高频或低频信号，常常借助由电容器与电感器组成的分频器电路，信号通过图甲和乙所示的分频电路时，则关于扬声器发出的声音，下列说法中正确的是 ()A甲图发出低音，乙图发出高音B甲图发出高音，乙图发出低音C甲图同时发出高音和低音D乙图同时发出高音和低音解析：选 A 电容器具有“通交流，阻直流”及电感器“通直流，阻交流”的特性，甲图中高频的信号电流被电容器短路，也被电感阻隔，所以甲发出的是低音；乙图中，低频信号电流被电感短路，只有高频信号通过扬声器，故 A 正确，B、C、D 错误课堂小结word部分：请做：课时分层训练练规范、练能力、学业过关点此进入该word板块
