搜索
第五章交变电流第三节电感和电容对交变电流的影响•1．知道影响感抗的因素，知道低频扼流圈和高频扼流圈对电流的作用．•2．知道影响容抗的因素，知道电容器对交变电流的阻碍作用．•3．理解电容、电感对交变电流的作用并能解决相关问题(重点＋难点)．•一、电感对交变电流的阻碍作用•1．实验探究•取直流电源的电压与•交流电电压的______•相等有效值•2．感抗•(1)物理意义•表示电感对阻碍作用的大小．•(2)影响感抗大小的因素•线圈的越大，交流的越高，感抗越大．交变电流自感系数频率•3．扼流圈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、阻_____通、通直流，阻____直流交流低频高频•为什么交变电流的频率越高，电感器对交流电的阻碍作用就越大？•提示：交变电流通过线圈时，电流时刻在变化；由于线圈的自感作用，必然产生感应电动势．阻碍电流的变化．并且阻碍的感抗XL＝2πfL，L为线圈的自感系数，f为交流电的频率，从式中可以看出：交变电流频率越高，线圈自感系数越大，感抗就越大，所以电感器对交变电流的阻碍作用也就越大．•二、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．•3．实验结论•电流能够通过电容器，不能通过电容器．直流交流交流直流•三、电容器对交变电流的阻碍作用•1．容抗：表示电容对阻碍作用的大小．•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．应用：电容器具有“隔直流，通交流”的作用.交变电流越大越高•一、电感对交变电流的阻碍作用的成因分析•1．电感对交变电流的阻碍作用的成因•通过线圈的电流大小和方向变化，都会引起通过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，这种现象就是自感现象．根据楞次定律，自感电动势所引起的感应电流总是要使它产生的磁场阻碍线圈内原有磁场的变化，所以自感电动势对线圈中电流的变化有阻碍作用，这样就形成了对交变电流的阻碍作用，电感对交变电流阻碍作用的大小就称为感抗．•2．感抗的两个决定因素•决定感抗大小的因素有两个：一是交变电流的频率，二是自感系数L.L决定于线圈本身的性质，即线圈匝数、横截面积，有无铁芯等因素．3．电感线圈在电路中的作用由上面第一个因素可知：电感线圈对恒定直流(ΔIΔt＝0)没有感抗作用，因此电感线圈可以概括为“通直流，阻交流”，同时对频率越高的交变电流感抗越大，即所谓“通低频，阻高频”．由上面第二个因素可知：要求低频扼流圈感抗大，就要用自感系数较大的线圈即匝数较多并有铁芯的扼流圈来担任；高频扼流圈的自感系数要小得多，可以用匝数少且没有铁芯的扼流圈来担任．•【温馨提示】(1)电感对交变电流存在阻碍作用，这种阻碍作用与交变电流的频率有关，频率越高感抗越大．•(2)电感“通直流、阻交流，通低频，阻高频”．•二、电容对交变电流的阻碍作用的成因分析•1．交变电流“通过”电容器•电容器两极板间是绝缘材料，当电容器接到交流电源上时，自由电荷不会通过两极板间的绝缘电介质，只不过在交变电压的作用下，电容器交替进行充电和放电，电路中就有电流了，表现为交变电流“通过”了电容器．•2．电容器对交变电流有阻碍作用的原因•电容器是由两块彼此绝缘的导体构成的，因此直流电不能通过电容器，而交变电流却能通过电容器，原因是什么呢？原来自由电荷实际上并没有通过电容器的电介质，只不过在交变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器充电，电荷在电容器的极板上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，形成放电电流．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交变电流“通过”了电容器．•3．决定容抗的两个因素•交流电的频率和电容器的电容．•4．电容在电路中的作用•交变电流的频率越高，电容器充电时集聚的电荷相对较少，对电荷运动的阻碍作用越小，容抗也越小．同理，电容器的电容越大，容纳电荷的本领越大，充放电时所受的阻碍越小，容抗也就越小，所以电容有“通交流，隔直流，通高频，阻低频”的作用．•【温馨提示】(1)电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，容抗也越小．(2)电容的作用是“通交流，隔直流，通高频，阻低频”．•三、综合应用：电阻、感抗、容抗的比较电阻感抗容抗产生的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、交流均有阻碍作用只对变化的电流，如交变电流有阻碍作用不能通直流，只能通变化的电流．对直流的阻碍作用无限大，对交流的阻碍作用随频率的降低而增大电阻感抗容抗决定因素由导体本身(长短、粗细、材料)决定，与温度有关由线圈本身的自感系数和交流的频率决定由电容的大小和交流的频率决定电能的转化与做功电流通过电阻做功，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•【温馨提示】电感线圈、电容器接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能往复转化，所以电感、电容上不会消耗电能，而电流通过电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能的损耗．•如图所示，交流电源的电压有效值跟直流电源的电压相等，当将双刀双掷开关接到直流电源上时，灯泡的实际功率为P1，而将双刀双掷开关接到交流电源上时，灯泡的实际功率为P2，则•A．P1＝P2•B．P1＞P2•C．P1＜P2•D．不能比较•电感器对交变电流的阻碍作用•思路点拨：•解析：接在直流电源上，线圈对直流没有阻碍作用，这时通过灯泡的电流大，功率大；而当双刀双掷开关接在交流电源上时，线圈对交流有阻碍作用，这时通过灯泡的电流小，功率小．因此，P1＞P2.•答案：B•【题后总结】当电容器与直流电源的两极相连接时，接通的瞬间因电容器充电产生瞬时电流．充电完毕后，电容器两极板间电压与电源两极间电压相等，电路中没有电流．【针对训练】1.在如图所示的电路中，L为电感线圈，R为灯泡的电阻，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝2202sin100πtV．若保持电源电压有效值不变，只将电源频率改为100Hz，下列说法正确的有()A．电流表示数增大B．电压表示数增大C．灯泡变暗D．灯泡变亮解析：由μ＝2202sin100πtV，可得电源原来的频率为f＝ω2π＝100π2πHz＝50Hz.当电源频率由原来的50Hz增为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．灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(P＝I2R)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压UL；设灯泡两端电压为UR，则电源电压的有效值为U＝UL＋UR.因UR＝IR，电流I减小时，UR减小．因电源电压有效值保持不变．故UL＝(U－UR)增大，选项B正确．•答案：BC•如图所示，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•A．电容器电容增加B．电容器电容减少•C．电灯变暗D．电灯变亮•电容器对交变电流的阻碍作用•思路点拨：•解析：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，故选项A和B是错误的．当交流电源的频率增大时，电容器充、放电的步伐加快、电容器的容抗减小，电流增大，白炽灯变亮，故选项C错误，D正确．•答案：D•【题后总结】明确各物理量的影响因素是解决此类题目的关键，如电容器的容抗与其电容和交流电的频率有关，电容越大、频率越高，容抗越小．•【针对训练】2.如图甲、乙两电路是电容器的两种不同连接方式，它们各在什么情况下采用？应该怎样选用电容器？•解析：交流电路中常包含有直流成分和交流成分，电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”的作用．•甲图中的C1串联在电路中，它的作用是“通交流、隔直流”，为了使交流成分都能顺利地通过，容抗必须较小，应选用电容较大的电容器．•乙图中的C2并联在电路中．如果输入端输入的电流中包含有高频和低频两种交流成分，该电容器的作用是“通高频、阻低频”，即对高频电流起旁路作用，而让需要的低频信号输入到下一级，一般取电容较小的电容器．如果输入的电流是直流和交流两种成分，该电容器的作用是滤去交流成分，把直流成分输入到下一级，这时要选用电容较大的电容器．•另外，选用电容器还须注意它的耐压值，以防被击穿．•答案：见解析•电阻、电感和电容的综合应用•如图所示，电路中完全相同的三只灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220V、50Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同．若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到60Hz，则发生的现象是•A．三灯亮度不变•B．三灯均变亮•C．a不变、b变亮、c变暗•D．a不变、b变暗、c变亮•思路点拨：•解析：当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此c变亮，b变暗．又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故a灯亮度不变．所以选D.•答案：D【题后总结】电感和电容对交变电流的阻碍作用的大小不但跟电感、电容有关，还跟交流电的频率有关．它们之间的关系可以简单概括为：电感：“通直流、阻交流，通低频、阻高频”，感抗公式：XL＝2πfL；电容：“通交流、隔直流，通高频、阻低频”，容抗公式：XC＝12πfC.•【针对训练】3.如图所示，把电阻、电感器、电容器并联接到某一交流电源上，三个电流表的示数相同．若保持电源电压不变，而将频率加大，则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系怎样？•解析：在交流电路中，当频率增加时，容抗减小，感抗增大，而电阻是与频率无关的，在电路中电源的电动势最大值不变，所以当频率增加时，A1读数不变，A2读数变小，A3读数变大，所以I3＞I1＞I2.•答案：见解析•误区：不会运用电感、电容对交变电流的阻碍作用解决实际问题•【典型例题】•如图所示，“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器．音箱要将扩音器送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动．图为音箱的电路简化图，高、低频混合电流由a、b端输入，L是线圈，C是电容器，则•A．甲扬声器是高音扬声器•B．甲扬声器是低音扬声器•C．乙扬声器是高音扬声器•D．乙扬声器是低音扬声器•解析：依据感抗和容抗的决定因素可以知道，交变电流的频率越大，感抗越大，容抗越小，故乙扬声器是高音扬声器，甲扬声器是低音扬声器，B、C对，A、D错．•答案：BC•【误区警示】此题易出错在于看不清电路的连接特点和认为电感通交流、阻直流，通高频、阻低频而错选A、D.因此在解此类题目时应看清电路的连接特点并熟练掌握电感、电容对交流电的通、阻特性是关键所在.谢谢观看！