1、第五章 交变电流第三节 电感和电容对交变电流的影响学习目标明目标 知重点1.通过演示实验，了解电感器和电容器对交变电流的阻碍和导通作用.2.知道感抗和容抗的物理意义以及与哪些因素有关.3.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用.第五章 交变电流一、电感器对交变电流的阻碍作用1实验探究(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)实验电路：取直流电源的电压与交流电压的有效值_(3)实验现象：接通直流电源时，灯泡_；接通交流电源时，灯泡_(两个空均选填“亮些”或“暗些”)(4)实验结论：电感线圈对交变电流有_作用相等亮些暗些阻碍2感抗(1)物理意义：表示电感器对交流的_的大小(2)
2、影响感抗大小的因素：线圈的_越大，交流的_越高，感抗越大3感抗的应用 阻碍作用自感系数频率低频扼流圈 高频扼流圈 自感系数 较大 _ 特性 通_、阻_ 通直流、通_阻_ 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)：(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，灯泡亮直流交流(3)实验结论：交变电流能够通过电容器，直流不能通过电容器2容抗(1)物理意义：表示电容对交变电流的_的大小(2)影响容抗大小的因素：电容器的电容_，交流的频率_，容抗越小(3)特性：电容器具有“_”的作用阻碍作用越大越高隔直流、通交流判断正误(1
3、)绕制线圈的导线的电阻可以忽略时，线圈对交流没有阻碍作用()(2)交流电的频率越高，电感对交流的阻碍作用越大()(3)直流电流能通过电容器()(4)电容器的电容越大，容抗就越大()提示：(1)(2)(3)(4)对感抗和容抗的理解1感抗的成因：交变电流通过电感器时，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，而自感电动势总是阻碍原电流的变化，故电感器对交变电流产生阻碍作用2影响感抗大小的因素感抗的大小由线圈的自感系数 L 和交变电流的频率 f 共同决定用 XL 表示，则 XL2fL.3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”(
4、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4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，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.考查维度 1 对感抗的理解在如图所示电路中，L 为电
5、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灯泡变亮思路点拨 解答本题时应把握以下两点：(1)感抗与交变电流的频率的关系(2)闭合电路的电压关系 解析 由 u220 2sin(100t)V 可得电源原来的频率为f1002Hz50 Hz.当电源频率由原来的 50 Hz 增为 100 Hz时，线圈的感抗增大；线圈两端电压有效值增大，电压表示数增大，故选项 B 错；在总电压的有效值不变的情况下，电路中的电流减小，选项 A
6、 错灯泡的电阻 R 是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率减小，灯泡变暗，选项 C 正确，D 错答案 C考查维度 2 对容抗的理解(多选)如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交流电源的频率增加时()A电流表示数增大B电压表示数增大C灯泡变暗D灯泡变亮思路点拨(1)容抗与交变电流频率的关系(2)闭合电路的电压关系 解析 由频率增加可知，容抗减小，电流增大，电灯两端电压增大，电压表示数变小，灯泡功率增大而变亮，故选 AD.答案 AD考查维度 3 电阻、感抗、容抗的比较如图所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯 L1 变亮，灯 L2
7、变暗，灯 L3 不变，则 M、N、L 中所接元件可能是()AM 为电阻，N 为电容器，L 为电感线圈BM 为电感线圈，N 为电容器，L 为电阻CM 为电容器，N 为电感线圈，L 为电阻DM 为电阻，N 为电感线圈，L 为电容器思路探究 电阻对交变电流的阻碍作用与频率无关，电感和电容对交变电流的阻碍作用与频率有关 解析 交变电流电压的有效值不变，频率增大时，对电阻电路阻值不变，电流不变，灯泡的亮度不变，所以 L 可能是电阻；对电容器电路容抗减小，电流增大，灯泡的亮度增加；对电感电路感抗增大，电流减小，灯泡的亮度减小；所以 M可能为电容器，N 可能为电感线圈，故 C 正确 答案 C(1)电阻对交变
8、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1(2016唐山高二检测)关于电阻、电感、电容对电流阻碍作用的说法正确的是()A电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同B电感对直流电和交流电均有阻碍作用C电容器两极板间是绝缘的，故电容支路上没有电流通过D交变电流的频率增加时，电阻、电感、电容的变化情况相同解析：选 A.电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同，A 正确；电感对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻碍作用，B 错误；通
9、交流电时，由于电容器不断地充放电，电路中存在充电电流和放电电流，C 错误；电阻的阻值与交流电的频率无关，感抗随交流电频率的增大而增大，容抗随交流电频率的增大而减小，D 错误2(多选)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三个灯亮度不再相同B甲灯最亮，丙灯不亮C甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D只有丙灯不亮，乙灯最亮解析：选 AD.S 接 A 时，为交流电源，此时 R、L、C 对交变电流的阻碍作用相同；S 接 B 时，变为直流电源，故三灯亮度不再相同，其中乙灯最亮，而丙灯不亮，故 A、D 正确 电感器和电容器的应用1电
10、容器的应用(1)隔直电容器：如图甲所示，作用是“通交流、隔直流”，即直流不能通过电容器，交变电流能“通过”电容器起这样作用的电容器的电容要大些(2)高频旁路电容器：如图乙所示，作用是“通高频、阻低频”，即对不同频率的交变电流，频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大，即电容对低频交变电流阻碍作用大，对高频交变电流阻碍作用小，起这样作用的电容器的电容要小些2电感器的应用(1)低频扼流圈：可起到“通直流、阻交流”的作用(2)高频扼流圈：可起到“通直流、通低频、阻高频”的作用3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
11、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，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 是高频扼流圈思路点拨 搞清 a、b 处元件应起的作用，是正确选择元
12、件的关键 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电阻、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电阻感抗容抗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
13、电的频率 f 决定，XC12fC 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3.(多选)(2016沈阳高二检测)如图所示的电路中，a、b 两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流，L 是一个 25 mH的高频扼流圈，C 是一个 100 pF 的电容器，R 是负载电阻，下列说法中正确的是()AL 的作用是“通低频，阻高频”BC 的作用是“通交流，隔直流”CC 的作用是“通高频，阻低频”D通过 R 的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流解析：选 ACD.高频扼流圈 L 的自感系数小，对高频有明显的阻碍作用，起到“通低频，阻高频”的作用，选项 A 正确；交流能够“通
14、过”电容器，频率越高，容抗越小，因交流电源既含高频交流，又含低频交流，所以电容器 C 的作用是“通高频，阻低频”，选项 B 错误，C 正确；由于 L 和 C 的作用，通过 R 的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流，选项 D 正确 4.(多选)某电路的输入电流既有直流成分，又有交流高、低频成分，若通过如图装置，只把交流低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各元件的作用，说法正确的是()AL 起到消除交流成分的作用BC1 是隔直电容器CC2 起到消除高频成分的作用D以上说法都不对解析：选 BC.线圈 L 通直流，阻交流，起到消除直流成分的作用，A 错；C1 隔直流，通交流，B 对；C2 允许高频通过，起到消除高频成分的作用，C 对本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
