1、3 电感和电容对交变电流的影响,第五章 交变电流,学习目标,1.通过演示实验，了解电感器和电容器对交变电流的阻碍作用和导通作用. 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.,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,一、电感器对交变电流的阻碍作用 1.电感器的感抗是由 在线圈中产生的感应电动势引起的，与制成线圈导体的电阻无关.是表征电感器对交变电流的 的物理量. 2.线圈的自感系数越 ，交流电的频率越 ，电感线圈对交变电流的阻碍作用越大. 3.电感线圈在电路中的作用：通 流
2、，阻 流；通 频，阻 频.,变化的电流,阻碍作用大小,大,高,直,交,低,高,二、电容器对交变电流的阻碍作用 1.电容器接到交流电源两端时，交替地进行 和 ，电路中就有了电流，表现为交流“ ”了电容器. 2.电容器的电容越 ，交流电的频率越 ，电容器对交变电流的阻碍作用越小. 3.电容器在电路中的作用：通 流，隔 流；通 频，阻 频.,充电,放电,通过,大,高,交,直,高,低,1.判断下列说法的正误. (1)线圈的匝数越多，对同一个交变电流的阻碍作用就越大.( ) (2)线圈对交变电流的阻碍作用随着交变电流的频率的变大而减小.( ) (3)电流通过电容器，并不是电荷穿过电容器两极板间的绝缘层到
3、达另一极板，而是电容器不断地充、放电的表现.( ) (4)电容器的电容越大，对同一交变电流的阻碍作用就越大.( ),答案,即学即用,2.在频率为f的交变电流电路中，如图1所示，当开关S依次分别接通R、C、L支路，这时通过各支路的电流有效值相等.若将交变电流的频率提高到2f，维持其他条件不变，则通过R的电流有效值_，通过C的电流有效值_，通过L的电流有效值_.(选填“不变”“变大”或“变小”),不变,答案,图1,变大,变小,重点探究,导学探究 如图2所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到电压有效值等于直流电源电压的交流电源上.(1)两种情况下灯泡的亮度有什么
4、不同？说明了什么？,一、电感器对交变电流的阻碍作用,图2,答案 甲图中灯泡比乙图中灯泡更亮，说明电感器对交变电流有阻碍作用.,答案,(2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？,答案 不论是换用自感系数更大的线圈还是调换频率更高的交流电源，灯泡均变得更暗，说明线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈对交流电的阻碍作用越大.,答案,知识深化 交变电流通过电感器时，由于电流时刻在变化，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.,例1 (多选)如图3所示实验电路中，若直流电压和交 变电压的有效值相等
5、，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,解析,图3,解析 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.,导学探究 如图4甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上.(1)观察灯泡的发光情况，并分析原因.,二、电容器对交变电流的阻碍作用,图4,答案,答案 甲图中的灯泡不亮，乙图中的灯泡
6、亮.甲图中的电源是直流电源，电容器在电路中是断路，电路中没有电流，灯泡不亮.乙图中的电源是交流电源，把交流电源接到电容器两个极板上后，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“通过”了电容器，灯泡就亮了，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)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？,答案,答案 灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用.,(3)在图乙中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度会有什么变化？说明了什么？,答案,答案 电容越大，灯泡越亮；频率越高，灯泡越亮.电容器的电容和交变电流的频率都对电容器对交变电流的阻碍
7、作用有影响.,知识深化 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，从而在两极板存在着电场，此电场的电场力阻碍电荷的定向移动，其表现就是电容器对交流电的阻碍作用.,例2 如图5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，则下列说法中正确的是 A.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,答案,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.,图5,交变电流不同于直流，交变电流能“通过”电容器.交变电
8、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.,解析,答案,例3 (多选)图6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，直流成分用“”表示.关于两图中负载电阻R上得到的电流特征是 A.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,图6,解析 当交变电流加在电容器上时，电容器有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，题图甲中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A正确，B错误； 题图乙中交流高频成分能通过电容器，电容器
9、阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误.,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 . 2.感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关.若用XL表示感抗，则XL2f L. 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.,三、电阻、感抗、容抗的对比,例4 (多选)(2017扬州市邗江中学高二(下)期中)如图7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2
10、20 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 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗,图7,解析,答案,解析 增加交流电源的频率时，感抗增大，容抗减小，电阻对电流的阻碍作用不变，故A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变，故A正确，B错误； 改为直流电源时，电容器相当于断路，A灯熄灭，电感L无感抗，B灯更亮，电阻R对电流阻碍作用不变，C灯亮度不变，故C正确，D错误.,1.电阻对交流、直流有相同的阻碍作用，交流频率变化时，阻碍作用不变. 2.电感器通直流、阻交流，通低频、阻高频. 3.电容器通交流
11、、隔直流，通高频、阻低频. 4.在分析电流变化时，把感抗、容抗类比于导体的电阻，再用欧姆定律分析.,达标检测,1.(感抗的理解)(多选)在如图8所示的电路中，L为电感 线圈，灯泡的电阻值为R，电流表内阻为零，电压表 内阻无限大，交流电源的电压u220 sin (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.电压表示数增大 C.灯泡变暗 D.灯泡变亮,答案,1,2,3,4,图8,解析,灯泡的电阻值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，选项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
12、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，因电源电压的有效值保持不变，故ULUUR增大，选项B正确.,1,2,3,4,2.(容抗的理解)如图9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更小的电介质 D.使电容器两极板间的距离增大,1,2,3,4,图9,解析,答案,1,2,3,4,解析 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
13、介电常数更小的电介质时，电容器的电容减小，电容器两极板间距离增大时电容器的电容也减小，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.,3.(电阻、感抗、容抗的对比)(2017无锡市第一学期 期末考试)如图10所示，交流电源的电动势有效值 与直流电源的电动势相等，两电源的内阻均可忽略， 三个灯泡是完全相同的，分别与定值电阻、电感器 和电容器相接.当S接1时三个灯泡的亮度相同，那么S接2时 A.三个灯泡亮度相同 B.甲灯比乙灯亮，丙灯不亮 C.甲灯比乙灯暗，丙灯不亮 D.甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮,答案,1,2,3,4,图10,4.(电阻、感抗、容抗的对比)
14、(多选)如图11所示的电路 中，a、b两端连接的交流电源中既含高频交流，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，下列说法正确的是 A.L的作用是“通低频，阻高频” B.C的作用是“通低频，隔高频” C.C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所占的百分比,1,2,3,4,解析,图11,答案,解析 因为电感线圈L是一个高频扼流圈，“通低频，阻高频”，A选项正确； C是一个电容较小的电容器，所以对低频的交流容抗较大，故选项C正确，B错误； 根据分析可知通过电阻R的电流中，低频交流所占百分比远远大于高频交流所占的百分比，选项D正确.,1,2,3,4,
