第五章-第3節(jié)-電感和電容對(duì)交變電流的影響課件

1.電感器對(duì)交變電流的阻礙作用的大小用感抗表示，感抗的大小與線圈的自感系數(shù)和交流的頻率有關(guān)。2.低頻扼流圈可以“通直流，阻交流”，而高頻扼流圈可以“通低頻、通直流，阻高頻”。3．交變電流可以通過(guò)電容器，電容器對(duì)交流的阻礙作用可以用容抗表示，容抗的大小與電容和交流的頻率有關(guān)。4．電容具有“隔直流、通交流”、“阻低頻、通高頻”的作用。[自學(xué)教材]1．實(shí)驗(yàn)探究如圖5－3－1所示，取直流電源電壓與交流電源電壓有效值相等。圖5－3－1(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠Ⅱ?yàn)證電感線圈對(duì)交變電流的阻礙作用。

(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：接通直流電源時(shí)，燈泡亮些；接通交流電源時(shí)，燈泡暗些。

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電感線圈對(duì)交變電流有阻礙作用。

2．感抗

(1)物理意義：表示電感

的大小。

(2)影響感抗大小的因素：線圈的自感系數(shù)

，交流的頻率

，感抗越大。對(duì)電流的阻礙作用越大越高3．感抗的應(yīng)用類型區(qū)別低頻扼流圈高頻扼流圈自感系數(shù)較大較小感抗大小較大較小作用通

、阻

通

、通

，阻

直流交流低頻直流高頻[重點(diǎn)詮釋]1．電感器對(duì)交變電流的阻礙作用的成因通過(guò)線圈的電流大小和方向變化，都會(huì)引起通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象就是自感現(xiàn)象。根據(jù)楞次定律，自感電動(dòng)勢(shì)所引起的感應(yīng)電流總是要使它產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙線圈內(nèi)原有磁場(chǎng)的變化，所以自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)線圈中電流的變化有阻礙作用，這樣就形成了對(duì)交變電流的阻礙作用，電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小就稱為感抗。1．關(guān)于電感器對(duì)交變電流的影響的說(shuō)法，正確的是(

)A．電感器對(duì)交變電流無(wú)阻礙作用

B．電感器對(duì)交變電流阻礙作用的大小叫感抗

C．電感器對(duì)某一頻率的交變電流的阻礙作用跟線圈的

自感系數(shù)無(wú)關(guān)

D．線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，電感

對(duì)交變電流的阻礙作用就越大解析：電感對(duì)交流電有影響，其阻礙作用的大小和線圈的自感系數(shù)L、交流電的頻率f有關(guān)，L越大，f越高，阻礙作用越大，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)，B、D正確。答案：BD[自學(xué)教材]1．交變電流能夠通過(guò)電容器(1)實(shí)驗(yàn)電路(如圖5－3－2所示)圖5－3－2(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電路中串有電容器時(shí)，接通

電源，燈泡不亮，接通

電源，燈泡亮。

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

能夠通過(guò)電容器，

不能通過(guò)電容器。

2．電容器對(duì)交變電流的阻礙作用

(1)容抗：表示電容對(duì)

阻礙作用的大小。

(2)影響容抗大小的因素：電容器的電容

，交變電流的頻率

，容抗越小。

(3)應(yīng)用：電容器具有“隔直流，通交流”的作用。直流交變電流直流交變電流越大越高交流[重點(diǎn)詮釋]1．電容器對(duì)交變電流的阻礙作用的成因分析

(1)交變電流“通過(guò)”電容器：電容器是由兩塊彼此絕緣的導(dǎo)體構(gòu)成的，因此直流電不能通過(guò)電容器，而交變電流卻能“通過(guò)”電容器，原因是什么呢？原來(lái)自由電荷實(shí)際上并沒(méi)有通過(guò)電容器的電介質(zhì)，只不過(guò)在交變電壓的作用下，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，電容器充電，電荷在電容器的極板上集聚，形成充電電流；當(dāng)電源電壓降低時(shí)，電容器放電，電荷從電容器的極板上放出，形成放電電流。電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交變電流“通過(guò)”了電容器。(2)電容器對(duì)交變電流的阻礙作用：電源電壓推動(dòng)自由電荷定向移動(dòng)時(shí)，電容器極板上積累的電荷會(huì)阻礙自由電荷向此方向做定向運(yùn)動(dòng)，這就產(chǎn)生了電容器對(duì)交變電流的阻礙作用。

(3)決定容抗的兩個(gè)因素：交流電的頻率和電容器的電容。(4)電容器在電路中的作用：交變電流的頻率越高，電容器充電時(shí)集聚的電荷相對(duì)較少，對(duì)電荷運(yùn)動(dòng)的阻礙作用越小，容抗也越小。同理，電容器的電容越大，容納電荷的本領(lǐng)越大，充放電時(shí)所受的阻礙越小，容抗也就越小，所以電容有“通交流，隔直流，通高頻，阻低頻”的作用。2．電阻、感抗、容抗的比較電阻感抗容抗產(chǎn)生的原因定向移動(dòng)的自由電荷與不動(dòng)的離子間的碰撞由于電感線圈的自感現(xiàn)象阻礙電流的變化電容器兩極板上積累的電荷對(duì)向這個(gè)方向定向移動(dòng)的電荷的反抗作用電阻感抗容抗在電路中的特點(diǎn)對(duì)直流、交流均有阻礙作用只對(duì)變化的電流，如交變電流有阻礙作用不能通直流，只能通變化的電流。對(duì)直流的阻礙作用無(wú)限大，對(duì)交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大電阻感抗容抗決定因素由導(dǎo)體本身(長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料)決定，與溫度有關(guān)由線圈本身的自感系數(shù)和交流的頻率決定由電容的大小和交流的頻率決定電能的轉(zhuǎn)化與做功電流通過(guò)電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化2．對(duì)交變電流能夠通過(guò)電容器的正確理解是 (

)A．在有電容器的交流電路中，沒(méi)有電荷定向移動(dòng)

B．在有電容器的交流電路中，有電荷定向移動(dòng)

C．當(dāng)電容器接到交變電源上時(shí)，電容器交替進(jìn)行充、放

電，電路中才有交變電流

D．當(dāng)電容器接到交變電源上時(shí)，因?yàn)橛凶杂呻姾赏ㄟ^(guò)

電容器，電路中才有交變電流解析：交變電流能夠通過(guò)電容器，是通過(guò)電容器交替充、放電而進(jìn)行的，實(shí)際上自由電荷并沒(méi)有通過(guò)電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)，故C對(duì)，D錯(cuò)；既然電容器交替充、放電，電路中就有了電荷的定向移動(dòng)，故B對(duì)，A錯(cuò)。答案：BC1.電容器的應(yīng)用

(1)隔直電容器，如圖5－3－3所示。作用是“通交流、隔直流”，因?yàn)橹绷麟姴荒芡ㄟ^(guò)電容器，交流電能“通過(guò)”電容器。起這樣作用的電容器電容要大些。圖5－3－3(2)高頻旁路電容器，如圖5－3－4所示，作用是“通高頻、阻低頻”，因?yàn)閷?duì)不同頻率的交流電，頻率越高，容抗越小，頻率越低，容抗越大，即電容對(duì)低頻交變電流阻礙作用大。對(duì)高頻交變電流阻礙作用小，起這樣作用的電容器電容要小些。圖5－3－42．電感器的應(yīng)用

(1)低頻扼流圈：可起到“通直流、阻交流”的作用。

(2)高頻扼流圈：可起到“通直流、通低頻、阻高頻”的作用。

3．電感和電容的組合應(yīng)用根據(jù)電感、電容對(duì)交變電流阻礙作用的特點(diǎn)，可以將二者結(jié)合到一起來(lái)完成一定的任務(wù)。(1)如果將電容器與負(fù)載并聯(lián)，然后與電感線圈串聯(lián)，就能更好的起到濾掉電流中交流成分或高頻成分的作用，如圖5－3－5所示。圖5－3－5(2)如果將電感線圈與負(fù)載并聯(lián)，然后與電容器串聯(lián)，就能更好的起到濾掉電流中直流成分和低頻成分的作用，如圖5－3－6所示。圖5－3－63．用電壓表檢查如圖5－3－7所示的

電路中的故障，測(cè)量Uad＝5.0V，

Uab＝0，Ubc＝5.0V，Ucd＝0。則

電路故障可能是 (

)A．滑動(dòng)變阻器R1斷路

B．電容器C被擊穿

C．電阻R2斷路

D．電感線圈L斷路圖5－3－7解析：當(dāng)用電壓表去判斷電路故障時(shí)，如果電壓表的兩接線柱能與電源的兩極接通，而與電壓表兩接線柱相并聯(lián)的那部分電路沒(méi)有完全短路，電壓表就會(huì)有示數(shù)。即當(dāng)電壓表有示數(shù)時(shí)，電源兩極與電壓表兩接線柱間的電路無(wú)斷點(diǎn)。由題意Uad＝Ubc＝5.0V可知ab、cd間為通路，A、C錯(cuò)誤；若電容器被擊穿，則Ubc將為零，B錯(cuò)誤。故正確答案為D。答案：DA．電流表示數(shù)增大 B．電壓表示數(shù)增大C．燈泡變暗

D．燈泡變亮[思路點(diǎn)撥]

解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)感抗與交變電流的頻率的關(guān)系。(2)閉合電路的電壓關(guān)系。[答案]

BC[借題發(fā)揮]直流電阻不計(jì)的線圈對(duì)直流電無(wú)阻礙作用相當(dāng)于短路，對(duì)交流電有阻礙作用，因而使電流減小，加在電路其他部分的電壓也減小，且減小量與線圈兩端電壓相等。1．交變電流通過(guò)一段長(zhǎng)直導(dǎo)線時(shí)，電流為I，如果把這根

長(zhǎng)直導(dǎo)線繞成線圈，再接入原電路，通過(guò)線圈的電流為

I′，則 (

)A．I′＞I B．I′＜IC．I′＝I D．無(wú)法比較解析：長(zhǎng)直導(dǎo)線的自感系數(shù)很小，其對(duì)交變電流的阻礙作用可以看做是純電阻，流經(jīng)它的交變電流只受到導(dǎo)線電阻的阻礙作用。當(dāng)導(dǎo)線繞成線圈后，電阻值未變，但自感系數(shù)增大，對(duì)交變電流的阻礙作用不但有電阻，而且有線圈的阻礙作用(感抗)，阻礙作用增大，電流減小。答案：B[例2]如圖5－3－9所示，交流電源的電壓(有效值)U＝220V，頻率f＝50Hz,3只燈泡L1、L2、L3的亮度相同(L無(wú)直流電阻)，若將交流電源的頻率變?yōu)閒＝100Hz，電壓不變，則 (

)A．L1燈比原來(lái)亮

B．L2燈比原來(lái)亮

C．L3燈和原來(lái)一樣亮

D．L3燈比原來(lái)亮圖5－3－9[思路點(diǎn)撥]根據(jù)電容器、電感和電阻對(duì)電流的作用特點(diǎn)判斷燈泡的亮、暗變化。

[解析]當(dāng)將交流電源的頻率換為f＝100Hz時(shí)，交流電源的頻率變大，根據(jù)電容器、電感和電阻對(duì)電流作用的特點(diǎn)可知電容器的容抗減小，對(duì)電流的阻礙作用減弱，L1中的電流增大，L1變亮，A項(xiàng)正確；電感的感抗增大，對(duì)電流的阻礙作用增強(qiáng)，L2中的電流減小，L2變暗，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電阻的阻值不變，通過(guò)L3的電流也不變，亮度和原來(lái)一樣，C項(xiàng)對(duì)D項(xiàng)錯(cuò)。

[答案]

AC[借題發(fā)揮](1)電阻的大小與交變電流的頻率無(wú)關(guān)。(2)感抗的大小隨交變電流頻率的增大而增大。(3)容抗的大小隨交變電流頻率的增大而減小。2．如圖5－3－10所示，三個(gè)燈泡相同，

而且足夠耐壓，電源內(nèi)阻忽略。單

刀雙擲開(kāi)關(guān)S接A時(shí)，三個(gè)燈亮度相

同，那么S接B時(shí) (

)A．三個(gè)燈亮度相同

B．甲燈最亮，丙燈不亮

C．甲燈和乙燈亮度相同，丙燈不亮

D．只有丙燈不亮，乙燈最亮圖5－3－10解析：開(kāi)關(guān)S接A時(shí)，甲、乙、丙三個(gè)支路均有交流電通過(guò)。開(kāi)關(guān)S接B時(shí)，電路處于直流工作狀態(tài)，電容器C“隔直流、通交流”；電感線圈L“阻交流、通直流”；R對(duì)交流和直流有相同的阻抗。可判斷此時(shí)電路中I丙＝0，I甲不變，I乙增大；又因?yàn)闊襞萘炼扰c電功率(P＝I2R)成正比，所以只有丙燈不亮，乙燈最亮。答案：D[例3]

如圖5－3－11所示，線圈的自感系數(shù)L和電容器的電容C都很小(如L＝1mH，C＝200pF)，此電路的重要作用是 (

)A．阻直流通交流，輸出交流