1、目标定位 1.通过实验了解电容、电感对交变电流的阻碍，能够分析简单电路中的电容、电感的作用.2.知道感抗、容抗，了解感抗、容抗与哪些因素有关.一、电容器在交流电路中的作用1.电容器对交流电的导通作用(1)实验电路(如图 1)：图 1(2)实验现象：电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮；接通 交流电源，灯泡亮.(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.电容器对交流电的阻碍作用图 2(1)容抗定义：电容器对交变电流阻碍作用的大小.影响因素：电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小.(2)应用隔直电容：如图 2，直流不能通过电容器 C，只能经电阻 R 形成回路.旁路电
2、容：如图 3，C 的电容较小， 低频信号不能通过，但高频干扰信号可以通过.图 3深度思考(1)交变电流为什么能“通过”电容器？(2)电容器为什么会对交变电流有阻碍作用？答案 (1)把交流电源接到电容器两个极板，电容器交替进行充电和放电，于是电路中就有了电流，好像是交变电流“通过”了电容器，但实际自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质.(2)对于在导线中形成电流的自由电子来说，当电源的电动势推动它们向某一方向做定向运动时，电容器两极板上积聚的电荷就阻碍它们向这个方向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用.例 1 如图 4 所示，电路由交流电源供电，最大电压保持不变，如果交变电流的频率升高
3、，则下列说法中正确的是( )图 4A.电容器上的电荷量最大值增大B.电容器的容抗增大C.电路中灯泡的亮度变亮D.电路中灯泡的亮度变暗解析 当交变电流的频率升高 时， 电容器的容抗减小，灯泡的亮度变亮，灯泡两端的电压变大，故选项 C 正确，选项 B、D 错误；由 QCU 可知，选项 A 错误.答案 C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.例 2 如图 5 甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b 是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“”表示，交流低频成分用“”表示，直流成
4、分用“”表示.关于两图中负载电阻 R 上得到的电流特征是( )图 5A.图甲中 R 得到的是交流成分B.图甲中 R 得到的是直流成分C.图乙中 R 得到的是低频成分D.图乙中 R 得到的是高频成分解析 当交变电流加在电容器上时，有 “通交流，隔直流，通高频、阻低频”的特性，甲 图中电容器隔直流，R 得到的是交流成分，A 正确， B 错误；乙图中电容器能通过交流高频成分，阻碍交流低频成分，R 得到的是低频成分， C 正确，D 错误.答案 AC电容器对交流电的阻碍作用概括为“通交流、隔直流；通高频，阻低 频”.二、电感器在交流电路中的作用1.实验探究：(如图 6 所示)图 6该实验中直流电源的电压
5、与交流电电压的有效值相等.(1)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.( 填“亮些”或“暗些”)(2)实验结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用.2.感抗：(1)定义：电感器对交变电流阻碍作用的大小.(2)影响因素：线圈的自感系数越大，交流的频率越高，感抗越大 .(3)感抗的应用类型区别 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 通直流、阻交流 通直流、通低频、阻高频深度思考电感器为什么对交变电流有阻碍作用？答案 电感器的阻碍作用是由交变电流通过线圈时的自感电动势引起的，自感系数越大，交变电流的频率越高，自感电动势越大，对电流的阻碍作用越大.例
6、3 在如图 7 所示的电路中，L 为电感线圈，D 为灯泡，电流表的内阻为 0，电压表的内阻无限大，交流电源的电压为 u220 sin (100t) V.若保持电压的有效值不变，只将电源的2频率改为 100Hz，下列说法中正确的是( )图 7A.电流表的示数增大B.电压表的示数增大C.灯泡变暗D.灯泡变亮解析 由 u220 sin (100t) V，可得电源原来的频率为 f Hz50Hz，当电源的频22 1002率由原来的 50Hz 增大为 100Hz 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，选项 A 错误.灯泡 D 的电阻是一定的，电流减小时，灯泡 D 实际消耗的电功率 PI
7、 2R 减小，灯泡 D 变暗，选项 C 正确，选项 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 D 两端的电压为 UD，则电源电压的有效值为 UU LU D，因 UDIR，故电流I 减小时，U D 减小，因电源电压的有效值保持不变，故 ULUU D 增大，选项 B 正确.答案 BC线圈对交变电流感抗的大小不仅与线圈自身(自感系数) 有关，还与交变电流的频率有关.交流电的频率越大，感抗越大.三、电阻、感抗、容抗的作用及区别1.容抗的大小除了与电容自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关.若用 XC表示容抗，则 XC .12fC2.感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关
8、外，还与交变电流的频率有关，若用 XL表示感抗，则 XL2fL .3.电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身.例 4 如图 8 所示，当交流电源电压恒为 220V，频率为 50Hz 时，三只灯泡 A、B、D 的亮度相同，若将交流电的频率改为 100Hz，则( )图 8A.A 灯最暗B.B 灯最暗C.D 灯最暗D.三只灯泡的亮度依然相同解析 当交变电流的频率增大 时， 线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，所以 A 灯变暗，B 灯变亮，D 灯亮度不变，故 A 正确.答案 A电感器、电容器对交变电流的阻碍作用与交 变电流的频率有关，而电阻对交变电流的阻碍作用和交变电流的频率无关.1(容
9、抗及其应用)在如图 9 所示电路中，交变电源是有效值为 220 V 的电源，C 是电容器，R 是电阻，关于交流电压表的示数，下列说法中正确的是( )图 9A等于 220 V B大于 220 VC小于 220 V D等于零答案 C解析 虽然交变电流能通过电容器，但 对交流有阻碍作用，电容器的容抗与电阻串联，根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压，而 电压表 测的是电阻两端的电压，故 选项 C正确2.(感抗及其应用)( 多选)如图 10 所示的实验电路中，若交流电压的有效值与直流电压相等，S 为双刀双掷开关，下列叙述中正确的是( )图 10A.当 S 掷向 a、 b 时灯较亮，掷向 c、d
10、 时灯较暗B.当 S 掷向 a、b 时灯较暗，掷向 c、d 时灯较亮C.S 掷向 c、d，把电感线圈中的铁芯抽出来时灯变亮D.S 掷向 c、d，电源电压不变，而使频率减小时灯变暗答案 AC解析 线圈对恒定电流无感抗，对交变电流有感抗，并且有铁芯时感抗变大.故选项 A、C 正确.3.(感抗、容抗的区别)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，我们采用了如图 11 所示的装置电路，其中代号 a、b 应选择的元件是( )图 11A.a 是电容较大的电容器，b 是低频扼流圈B.a 是电容较大的电容器，b
11、 是高频扼流圈C.a 是电容较小的电容器，b 是低频扼流圈D.a 是电容较小的电容器，b 是高频扼流圈答案 D解析 a 应该将高频成分旁路掉，所以应该用电容较小的电容器；b 应该让低频成分通过，所以应该用高频扼流圈.故选项 D 正确.4.(电阻、感抗、容抗的区别)如图 12 所示，把电阻 R、电感线圈 L、电容器 C 并联到一交流电源上，三个电流表的示数相同.若保持电源电压大小不变，而将频率降低，则三个电流表的示数 I1、I 2、I 3 的关系是( )图 12A.I1I 2I 3 B.I1I2I3C.I2I1I3 D.I3I1I2答案 C解析 在交流电路中，当频率减小时，电阻对交流的阻碍作用不
12、变，电感线圈对交流的阻碍作用(感抗) 减小， 电容器对交流的阻碍作用 (容抗)增大.电流与电压、电阻(感抗、容抗)的关系符合欧姆定律.所以 R 支路电流 I1 不变，L 支路电流 I2 增大，C 支路电流 I3 减小，选项 C 正确.题组一 容抗及其应用1.(多选) 对电容器能通交变电流的原因，下列说法正确的是( )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.在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器答案 BD解析 电容器实质上是通过反复充、放
13、 电来实现通电的，并无电荷通过电容器.2.如图 1 所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电的频率增加时( )图 1A.电容器电容增加B.电容器电容减小C.灯变暗D.灯变亮答案 D解析 由 C 可知， C 与 f 无关，故 C 不变，A 、B 错误.交变电流的频率增加，容抗变小，rS4kd电流变大，故 D 正确.3(多选) 如图 2 所示为某电器中电路的一部分，当输入有直流成分、交流低频成分和交流高频成分的电流后，在其输出端得到可调大小的交流低频成分，那么有关各元器件作用的说法，正确的是( )图 2AC 1 为高频旁路电容器，交流高频成分被该电容器大量分流BR 为滑动变阻器，它的
14、滑片上下移动可以改变输出端电压的大小CC 2 为隔直电容器，交流低频成分通过该电容器输出DC 1 的电容较大，C 2 的电容较小答案 ABC解析 据题意，欲得到交流低 频， 则高频交流应通过 C1滤掉，直流自然不能通过 C2 到达输出端，因此 C1 的作用是高频旁路，其电容应较小；R 是起调节输出电压的作用；C 2 的作用是隔直流，通低频交流，因此其电容较大题组二 感抗及其应用4.如图 3 所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为 220V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是( )图 3A.等于 220VB.大于 220VC.小于 220VD.等于零答案 C解析 电感线圈对交变电流产生
15、感抗，具有 “通直流、阻交流，通低频、阻高频”的作用，故C 正确.5.一个灯泡通过一个线圈与一交流电源相连接，如图 4 所示.将一铁块插进线圈之后，该灯将( )图 4A.变亮 B.变暗C.没有影响 D.无法判断答案 B解析 插入铁块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，灯泡上的电压减小，所以灯变暗.6如图 5 所示，两个同学利用图示装置做实验，第一位同学使 ab 在导轨上匀速运动，第二位同学使 ab 在导轨上做变速运动，但两位同学对 ab 杆做的功一样多第一位同学的方法小灯泡消耗的电能为 W1，第二位同学的方法小灯泡消耗的电能为 W2，它们相比较( )图 5AW 1W
16、2 BW 1W2CW 1W2 D不能比较答案 B解析 ab 棒匀速运动时，产生的感 应电动势是恒定的，感应电流也是恒定的，因此在线圈上不会产生感抗，所以通过小灯泡的 电流大，消耗的 电能多；当 ab 变速运动时，产生的感应电动势是变化的，感应电流也是变 化的，在 线圈上产生感抗，使通过小灯泡的电流减小，因此消耗的电能少，故选项 B 正确题组三 电阻、感抗和容抗的区别7电源的电压与交流电压的有效值相同，自感线圈的直流电阻不计，则灯泡发光最亮的图是下图中的( )答案 D解析 电容 C、电感 L 都对交 变电流有阻碍作用，故 A、B 两图中灯不是最亮的；C 图中灯被短路，灯泡不亮；D 图中电容 C
17、有隔直流作用，所以 D 中灯泡最亮8.(多选) 如图 6 所示的电路中，A、B、C 三灯亮度相同，电源为 220V、50Hz 的交流电源，以下叙述中正确的是( )图 6A.改接 220V、100Hz 的交流电源时，A 灯变亮，B 灯变暗，C 灯亮度不变B.改接 220V、100Hz 的交流电源时， A 灯变暗，B 灯变亮， C 灯变亮C.改接 220V 的直流电源时，A 灯熄灭，B 灯变亮，C 灯亮度不变D.改接 220V 的直流电源时，A 灯熄灭，B 灯变亮，C 灯变暗答案 AC解析 增加交流电源的频率时，感抗增大，容抗减小，电阻的阻值不变.故 A 灯变亮，B 灯变暗，C 灯不 变，故 A
18、正确，B 错误；改为直流电源时，电容断路，A 灯熄灭， 电感 L 无感抗，B灯更亮，电阻 R 阻值不变，C 灯亮度不变.9.如图 7 所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱 a、b 接电压为 U 的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮.当 a、b 接电压的有效值为 U 的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是( )图 7A.与甲灯串联的元件 x 是电容器，与乙灯串联的元件 y 是电感线圈B.与甲灯串联的元件 x 是电感线圈，与乙灯串联的元件 y 是电容器C.与甲灯串联的元件 x 是二极管，与乙灯串联的元件 y 是电容器D.与甲灯串
19、联的元件 x 是电感线圈，与乙灯串联的元件 y 是二极管答案 B解析 由 a、b 接直流时的现象可知，元件 x“通直流” ，元件 y“隔直流” ，由 a、b 接交流电源时的现象可知，元件 x“阻交流” ，元件 y“通交流” ，根据 电容器和电感线圈的特点可判断，元件 x 是电感线圈，元件 y 是电容器， 选项 B 正确.10.(多选) 某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图 8所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件 ).为了确定各元件种类，小华同学把 DIS 计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表) 与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将 A
20、B、BC 、CD 接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图a、b、c 所示，则以下判断中正确的是( )图 8A.AB 间是电容器 B.BC 间是电感线圈C.CD 间是电容器 D.CD 间是定值电阻答案 ABD解析 根据 a 图可知，有瞬时充电电流， 稳定后电路中无电 流， 说明 AB 间是电容器，充电完毕，电路为开路，故 A 正确.根据 b 图可知， BC 间的元件阻碍电流的增大，但是稳定后电流恒定，符合电感线圈的特点，所以 BC 间是电感线圈，故 B 正确.根据 c 图，接通电路后， 电流马上达到稳定值，说明 CD 间是定 值电阻，故 C 错误， D 正确，故选 A、B、D.11.如图 9 所示是一种电风扇减速器电路.通过改变开关 S 跟 05 间的 6 个触点的接触，实现对电风扇电动机 M 的转速控制.请说明它的调速原理.图 9答案 见解析解析 当开关 S 接到触点 0 时，电路断开， 风扇不转；当 S 接到触点 1 时，电路不经过线圈，电动机转速最大；当 S 分别接到触点 2、3、4、5 时， 连入电路的线圈匝数逐渐增加，感抗逐渐增大，电动机转速逐渐减小.
