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第四节电感器对交变电流的作用第五节电容器对交变电流的作用第二章交变电流第二章交变电流1.通过实验了解电感器对交变电流的阻碍作用，能够运用所学知识分析含有电感器的简单交变电路．2．通过实验了解电容器对交变电流的阻碍作用，能够分析简单交变电路中电容器的作用．3．简单了解电感器和电容器在电工和电子技术中的应用．一、电感器对交变电流的作用将两个规格完全相同的小灯泡，可拆变压器，滑动变阻器，双刀双掷开关，学生电源按照如图所示的电路图连接起来．(1)从可拆变压器中取出线圈接入电路，由于线圈的电感很小，可看作纯电阻电路，把开关S先接到直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同．然后再将开关S接到交流电源上，比较两个灯泡的亮度．实验现象：L1和L2________．(2)将线圈套入可拆变压器的U臂端，把开关S接到直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同，然后再将开关S接到交流电源，比较两个灯泡的亮度．实验现象：L1灯较L2灯________．一样亮暗一些(3)将可拆变压器的条形铁轭放上后，把开关S接通直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同，然后再将开关S接到交流电源，比较两个灯泡的亮度．实验现象：L1灯较L2灯______．很暗1．电感器对恒定电流是______的，对交变电流有______作用，电感线圈的自感系数______，阻碍作用就______．2．感抗(1)定义：电感器对交变电流的阻碍作用的大小叫做感抗．(2)影响因素：实验表明，感抗与线圈的自感系数L和交流电的频率f有关，L、f越大，感抗也就越大．导通阻碍越大越大3．低频扼流圈和高频扼流圈(1)低频扼流圈：匝数____，自感系数____，线圈电阻____，这种线圈对低频交变电流有很大的阻碍作用，对直流的阻碍作用较小．作用：“通______，阻______”．(2)高频扼流圈：匝数____，自感系数____，这种线圈对低频交变电流的阻碍作用较小，对高频交变电流的阻碍作用较大．作用：“通直流，通______，阻______”．多大小直流交流少小低频高频二、电容器对交变电流的作用将两个规格完全相同的小灯泡，电容器，双刀双掷开关，学生电源按照如图所示的电路图连接起来．(1)把开关S接到直流电源上，观察两灯泡的发光情况．实验现象：L1灯______，L2灯____．(2)将开关S接到交流电源上，观察两灯泡的发光情况．实验现象：两灯泡亮度______．不亮亮相同1．电容器的特性：“隔______、通______”，交流电的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就______．2．容抗(1)定义：电容器对交变电流的阻碍作用的大小叫做容抗．(2)影响因素：实验表明，容抗与电容器电容的大小和交流电的______有关，电容器电容C越____，交流电的频率f越____，容抗越小．直流交流越小频率大高3．隔直电容器和高频旁路电容器(1)图甲为隔直电容器，作用是“通______、隔______”．(2)图乙为高频旁路电容器，作用是“通______，阻______”．交流直流高频低频电感对交变电流阻碍作用的理解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．(1)电感器的感抗，是由于变化的电流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．(2)电感器的感抗不仅与线圈本身的自感系数有关，还与交变电流的频率有关，交变电流的频率越大感抗就越大．(多选)如图所示是由交流电源供电的线路，如果交变电流的频率增大，则()A．线圈L的自感系数增大B．线圈L的感抗增大C．电路中的电流增大D．灯泡变暗[思路点拨]解答本题应把握以下两点：(1)感抗与交变电流的频率有关．(2)电路中电流的大小与感抗有关．[解析]通过下列表格对各项逐一分析选项解析过程结论A自感系数由线圈本身决定，与交变电流的频率无关×B交变电流频率增大时，线圈的感抗增大√C感抗增大，阻碍作用增大，电流变小×D电流变小，灯泡变暗√[答案]BD感抗与线圈的自感系数和交变电流的频率成正比，在交流电路中它相当于一个电阻，交变电流频率越高，感抗越大．(多选)关于感抗，下列说法中正确的是()A．感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势，阻碍电流的变化B．感抗的大小与自感系数有关，与电流的频率有关C．感抗虽然对交变电流有阻碍作用，但不消耗能量D．感抗是线圈的电阻产生的解析：选ABC.感抗是线圈自身电流发生变化，产生的一种电磁感应现象，只要是电磁感应就会阻碍电流的变化，A对；感抗与自感系数和通过自身电流变化的频率有关，B对；感抗只是把电能转化为磁场能，线圈只能储存能量但不消耗能量，所以C对；感抗和电阻是两个概念，千万别弄混，D错．电容器对交变电流的导通、阻碍作用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，电路中就有了电流，表现为交变电流“通过”了电容器．2．电容器对电流阻碍的原因：电容器充电的过程中，电容器两极板上聚集着等量异种电荷，从而在两极板间存在着电场，此电场的电场力阻碍着电荷的继续聚集，其表现就是电容器在交变电流通过时的阻碍作用．3．影响电容器容抗的因素影响电容器的容抗有两个因素，一是电容器的电容，二是交变电流的频率．电容器的电容越大，电容器容纳电荷的本领就越大，即在容纳相同电荷的情况下，电容大时电压小，电场力对电荷充电时受到的阻碍作用力就小，所以容抗就小．交变电流的频率高时，充电和放电的时间就短，相同电路电容器上聚集的电荷就少，电容器所达到的电压就小，排斥充电和放电的电场力就小，从而阻碍作用就小，容抗就小．(1)电容器能通交变电流的原因，是电容器不断地充电和放电形成的，而不是电荷真的穿过了电容器．(2)电容器的容抗不仅与电容器的电容有关还与电流有关，相同的电容器，通过的电流的频率越高容抗越小．(3)电容器有“通高频、阻低频，通交流、隔直流”的作用．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[审题指导]解答本题时应把握以下两点：(1)电容与交流电的频率无关．(2)容抗与交流电的频率有关．[解析]解答本题时可按以下流程分析：[答案]D如图所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A示数增大，可行的办法是()A．使发电机的转速增大B．使发电机的转速减小C．平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D．使电容器两板间距离增大解析：选A.发电机转速增大，交变电流频率f增大，容抗变小，电流增大，故A正确，B错误．电容器所充电介质的介电常数变小，板间距离增大，电容均变小，容抗变大，电流变小，C、D错误．电阻、感抗、容抗的对比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电阻感抗容抗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(1)电感器和电容器在交变电流的电路中，电压和电流有效值的分配关系同恒定电流的电路．(2)交变电流电路中的电感器中，电能和磁场能之间相互转化，本身不消耗电能．(3)交变电流电路中的电容器中，电能和电场能之间相互转化，本身不消耗电能．命题视角1电阻、感抗、容抗的比较如图所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯1变亮，灯2变暗，灯3不变，则M、N、L中所接元件可能是()A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器[解析]本题的具体解题流程如下：[答案]C命题视角2电感和电容电路的综合分析“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，音箱要将扩音机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、低频和机械振动，如图为音箱的电路图，高、低频混合电流容器()A．甲扬声器是高音扬声器B．C2的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器C．L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D．L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流[解析]结合XL＝2πfL和XC＝12πfC分析．感抗对电流的阻碍作用是“通直流，阻交流”“通低频，阻高频”，容抗对电流的阻碍作用是“通交流，隔直流”“通高频，阻低频”．线圈L1的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分，通过线圈L1的信号中还有少量的高频成分，C1的作用就是滤过少量的高频成分，让低频信号通过扬声器甲，故扬声器甲是低音扬声器，选项A、B、C错误；L2的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分通过，减弱通过扬声器乙的低频电流，扬声器乙是高音扬声器，选项D正确．[答案]D交流电路的分析跟直流电路的分析有很多相似的地方，但是由于电感、电容等电路元件自身的特点，而造成在分析电路时的不同，要特别注意这些元件的特性．【通关练习】1．关于电阻、电感、电容对电流阻碍作用的说法正确的是()A．电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同B．电感对直流电和交流电均有阻碍作用C．电容器两极板间是绝缘的，故电容支路上没有电流通过D．交变电流的频率增加时，电阻、电感、电容的变化情况相同解析：选A.电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同，A正确；电感对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻碍作用，B错误；通交流电时，由于电容器不断地充放电，电路中存在充电电流和放电电流，C错误；电阻的阻值与交流电的频率无关，感抗随交流电频率的增大而增大，容抗随交流电频率的增大而减小，D错误．2.在频率为f的交变电流电路中，如图所示，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，则下列几种情况不正确的是()A．通过R的电流有效值不变B．通过C的电流有效值变大C．通过L的电流有效值变小D．流过R、C、L的电流有效值都不变解析：选D.交变电流的频率变大时，电阻R对交流的阻碍作用不变，电容器C对交流的阻碍作用减小，电感线圈L对交流的阻碍作用变大，故A、B、C正确，D错误．