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2-4电容器在交变电路中的作用2-5电感器在交变电路中的作用一电容器对交变电流的导通作用导通观察思考1、图中D为小灯泡，C为电容器S为双刀双掷开关。把开关接在直流电源上，观察小灯泡的发光情况。再把开关接在交流电源上，观察小灯泡的发光情况。DC-+～直流电不能通过电容器，交流电能够”通过”电容器。以上两种情况下灯泡发光情况有何不同？这说明了什么？结论：电容器有“通交流，隔直流”的作用。通入直流电，灯泡不亮，接入交流电，灯泡亮了。32.如图所示连接电路，其中G为零刻度位于表盘中央的电流表，S是单刀双掷开关，R是滑动变阻器，先把开关S扳至1位置，观察电流表指针的偏转情况，经过一段时间再把开关S扳至2位置，观察电流表指针的偏转情况。在开关扳到1和扳到2的瞬间指针偏转方向相同吗？为什么在这两个瞬间，电路中会有电流？不相同。在开关扳到1瞬间，电源给电容器充电，有顺时针充电电流流过电阻R；在开关扳到2瞬间，电容器放电，有逆时针放电电流流过电阻R。4理论探究如图所示，将交变电压加在电容器两端（导线电阻不计）。当A、B两端电压升高时，电容器充电。若A端电势高于B端电势，则a、b两极板上的带电情况如何变化？电路中的自由电子是如何运动的？充电电流i的方向怎样？a板带正电荷，b板带负电荷；两板带电量都增加。电路中自由电子沿逆时针方向运动；充电电流（顺时针）的方向为A→a→b→B。5当A、B两端电压降低时，虽然A端电势高于B端电势，但电容器开始放电。如图所示，此时a、b两极板上的带电情况如何变化？电路中的自由电子是如何运动的？放电电流i的方向怎样？a板聚集的正电荷，b板聚集的负电荷都不断减少；电路中自由电子沿顺时针方向运动；放电电流（逆时针）的方向为a→A→B→b。当A、B两端电压反向升高、降低……如此反复，情况会怎样？电压反向升高时，b板带正电荷，a板带负电荷，两板带电量都增加；电路中自由电子沿顺时针方向运动；充电电流的方向（逆时针）为B→b→a→A。反向电压降低时，b板聚集的正电荷，a板聚集的负电荷都不断减少；电路中自由电子沿逆时针方向运动；放电电流的方向（顺时针）为b→B→A→a。电容器能够导通交流电的实质（1）交变电流周期性地对电容器的充电、放电。（2）电容器两极板间没有电流通过，但在连接电容器和电源的电路中却形成了交变电流。当导线电阻不能忽略，或电路中串联有其他电阻时，电容器两极板间的交变电压不等于电路两端的交变电压。二电容器对交变电流的阻碍作用实验探究1、如图所示，把电容器C和小灯泡D串联，再与另一只完全相同的小灯泡D’并联，用交流信号发生器作电源。交流信号发生器可以输出不同频率、不同电源的正弦交流信号。闭合开关S和S’，可以观察到小灯泡D和D’的发光有何不同？为什么？2、断开开关S’，调节信号发生器输出的电压，使小灯泡D发出不太强烈的光，然后保持输出电压不变而改变信号发生器的频率，观察频率升高或降低时灯泡亮度的变化。3、在频率、电压不变的条件下，用不同的电容器与小灯泡D串联，观察电容值时小灯泡亮度的变化情况。现象：在电容器和电源输出电压不变的情况下，信号频率越大，小灯泡亮度越亮；在信号频率电源输出电压不变的情况下，电容越大，小灯泡亮度越亮。电容越大灯泡越亮，电容越小灯泡越暗。频率越高灯泡越亮，频率越低灯泡越暗。3、电容器在电路中的作用：电容器的作用：“通交流，隔直流，频率越高，阻碍作用越小”。1、容抗：电容器对交流电的作用。2、影响容抗大小的因素：（1）电容。电容越大，容抗越小。（2）频率。频率越高，容抗越小。电容器的作用：“通交流，隔直流，通高频，阻低频”。三电容器在电子技术中的应用在电子技术中，从某一装置输出的电流常常既有交流成分，又有直流成分。如果只需要把交流成分输送到下一级装置，又要求各级之间直流互不干扰，只要在两级电路之间串联一个电容器（称为隔直电容器）就可以了。如图所示，电流通过电容器，只能是交流部分通过电容器到达后一级装置，直流电隔在前一级装置。在两级电路间串联一个电容器来阻止直流成分通过，这种电容器就叫隔直电容器。1、隔直电容器：隔直电容：直流不能通过电容器C，只能经电阻R形成回路．隔直电容作用：隔直流，通交流12传输的交流信号除了有用的信号外，还常常含有高频干扰信号，这时可利用电容器对高频电流阻碍小的特性，在下级电路的输入端并联一个电容器，通过电容器可以滤除干扰信号。可将混有高频电流和低频电流的交流信号中的高频成分旁路滤掉的电容，称做“旁路电容”。旁路电容的主要功能是产生一个交流分路，从而消去进入易感区的那些不需要的能量。2、旁路电容器：可将混有高频电流和低频电流的交流信号中的高频成分旁路滤掉的电容，称做旁路电容。旁路电容：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．高频旁路电容作用：通高频，阻低频。11/22/20202-5电感器在交变电路中的作用11/22/2020一电感对交变电流的阻碍作用观察思考1、如图所示，将带铁芯的电感器L和小灯泡D串联，再与另一只完全相同的小灯泡D’并联，用交流信号发生器作电源。闭合开关S和S’，可以观察到小灯泡D和D’的发光有何不同？为什么？交流信号发生器S’D’LDSD’亮度大于D亮度。原因：电感器对交变电流有阻碍作用。11/22/20202、只闭合开关S，调节信号发生器输出的电压，使小灯泡D发出不太强烈的光，然后保持输出电压不变而改变信号发生器的频率，观察频率升高或降低时灯泡亮度的变化。3、把电感器的铁芯抽出，在闭合开关S，观察电感值时小灯泡亮度的变化情况。4、保持其他条件不变，换用匝数不同的电感器的铁芯抽出，观察小灯泡亮度的变化情况。频率越高，灯泡越暗。频率越低，灯泡越亮。铁芯抽出，自感系数变小，灯泡变亮匝数越多，自感系数变大，灯泡变暗。匝数越少，自感系数变小，灯泡变亮。11/22/2020现象在电感和电源输出电压不变的情况下，信号频率越大，小灯泡亮度越暗；在信号频率电源输出电压不变的情况下，电感越大，小灯泡亮度越暗。11/22/20201、感抗：电感器对交流电的作用。2、影响感抗大小的因素：（1）电感（自感系数）。电感越大，感抗越大。（2）频率。频率越高，容抗越大。3、电容器在电路中的作用：电感器的作用：“通直流，阻交流，频率越高，阻碍作用越大”。电感器的作用：“通直流，阻交流，通低频，阻高频”。11/22/2020(1)低频扼流圈：(2)高频扼流圈：两种扼流圈通直流、阻交流，通低频、阻高频构造：线圈绕在铁芯上，匝数多——自感系数大，感抗大作用：“通直流、阻交流”构造：线圈绕在铁氧体磁棒上，匝数少——自感系数小，感抗小作用：“通低频，阻高频”电感对交变电流的阻碍作用二、电感在交变电流中的应用11/22/2020核心要点突破一、电容、电感对交变电流作用的成因分析1．电容对交变电流的阻碍作用当交变电流“通过”电容器时，给电容器充电或放电，形成充电或放电电流，在形成电流的过程中，对自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向移动的时候，电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个方向做定向移动，也就是说在给电容器充电或放电过程中，在电容器两极形成跟原电压相反的电压，这就对电流产生了阻碍作用．11/22/20202．电感对交变电流的阻碍作用交变电流通过线圈时，由于电流时刻在变化，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的变化，就形成了对交变电流的阻碍作用，因此，感抗的实质是由线圈的自感现象引起的．直流电通过线圈时，电流的大小、方向都不变，线圈中不产生自感电动势，也就没有感抗．特别提醒：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．11/22/2020电阻、感抗、容抗的区别电阻电感器电容器产生阻碍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器的自感现象阻碍电流的变化电容器两极板上聚集的电荷对向相应方向移动的电荷的反抗作用在电路中的作用对直流、交流均有相同的阻碍作用只对变化的电流有阻碍作用，即“通直阻交”不能通直流，只能通变化的电流．对直流电的阻碍作用为无穷大，对交流电的阻碍作用随频率的增大而减小，即“通交阻直”11/22/2020决定因素由导体本身的因素决定(材料、长短、粗细)，与温度有关，与电流频率无关由导体本身的自感系数L和交流电的频率f决定，L、f越大，感抗越大由电容C的大小和电流的频率f决定，C、f越大，容抗越小电能的转化与做功电流通过电阻做功电能转化为内能电源电能和线圈中磁场能相互往复转化电源电能和电容器中电场能相互往复转化电阻电感器电容器11/22/2020电感、电容接到交流电源上时，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。特别提醒：虽然不要求应用容抗、感抗的公式进行计算，但熟记感抗及容抗公式XL＝2πfL，XC＝12πfC可快速判定感抗、容抗大小变化．11/22/2020归纳总结(1)当交流电“通过”电容器时，电容器不断充、放电，使电容器两极形成跟原电压相反的电压，从而阻碍电流形成容抗。频率越高，电容越大，容抗越小。(2)电容器在电路中的常见作用：①隔直电容器——隔直流、通交流。②高频旁路电容器——阻低频、通高频。(3)电感对交变电流的阻碍作用称为感抗，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大。(4)常见电感器：①低频扼流圈——阻交流、通直流。②高频扼流圈——阻高频、通低频。