第五章第3节电感和电容对交变电流的影响

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高二物理第五章《第3节描述交变电流的物理量+电感和电容对交变电流的影响》(课件)

二、电容对交变电流的阻碍作用
1. 演示实验 (1)实验现象：
通入直流电，灯泡不亮，说明直流电不能通过电容器，接入交流电时，灯泡亮了，说明交流能够通过电容器。
(2)实验结论：电容器有“通交流，隔直流”的作用.
(3)实验现象分析——电容通交隔直的原因电容器通过充电和放电电路中就有了电流，表现为交流通过了电路。
一、电感对交变电流的阻碍作用
1. 演示实验
现象: 接直流的亮些，接交流的暗些；交变电流频率越高，灯越暗。
结论: 电感对直流电没有阻碍作用对交流电却有。
2. 感抗
一、电感对交变电流的阻碍作用
1. 演示实验
现象: 接直流的亮些，接交流的暗些；交变电流频率越高，灯越暗。
结论: 电感对直流电没有阻碍作用对交流电却有。
1. 演示实验 (1)实验现象：
通入直流电，灯泡不亮，说明直流电不能通过电容器，接入交流电时，灯泡亮了，说明交流能够通过电容器。
二、电容对交变电流的阻碍作用
1. 演示实验 (1)实验现象：
通入直流电，灯泡不亮，说明直流电不能通过电容器，接入交流电时，灯泡亮了，说明交流能够通过电容器。
(2)实验结论：
2. 产生正弦交流电的条件？
复习：
1. 描述交变电流的物理量有那些？有效值、最大值、周期、频率
2. 产生正弦交流电的条件？ 3. 如图所示二种电压有何不同?
若加在同一纯电阻两端，产生的电功率是否相同？
复习：
1. 描述交变电流的物理量有那些？有效值、最大值、周期、频率
2. 产生正弦交流电的条件？ 3. 如图所示二种电压有何不同?
);
1min内的发光次数为(
).
例1. 一只氖管的起辉电压与交流电U=50sin314t(V)

2020人教版高二物理选修3：2_第五章第3节电感和电容对交变电流的影响

2．电阻、感抗、容抗的比较
电阻Байду номын сангаас
感抗
容抗
产生原因
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
在电路中对直流、交流阻阻交流通直流隔直流通交流阻低
的特点碍作用相同
阻高频通低频频通高频
决定因素
A．a 是电容较大的电容器，b 是低频扼流圈 B．a 是电容较大的电容器，b 是高频扼流圈 C．a 是电容较小的电容器，b 是低频扼流圈 D．a 是电容较小的电容器，b 是高频扼流圈
由导体本身(长短、粗细、材料) 决定，与温度有
关，R＝ρSl
由线圈本身的自感系数和交流电的频率 f 决定，XL＝2πfL
由电容的大小和交流电的频率 f 决定， XC＝2π1fC
电能的转化
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
|例题展示|
【例 3】在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用如图所示的装置电路，其中代号 a、b 应选择的元件是( )
1．正误判断
|基础小题·做一做|
(1)电感线圈对交变电流有阻碍作用．( √ )
(2)低频扼流圈只能阻碍低频交变电流，不能阻碍高频交变
电流．( × )
(3)电感线圈中通入交变电流后，交变电流的瞬时值为 0 的
瞬间，线圈仍然对交变电流有阻碍作用．( √ )
(4)直流电不能通过电容器．(√ )
(5)交变电流“通过”电容器的实质是电容器不断充电放

高中物理第5章第3节《电感和电容对交变电流的影响》新人教版选修3-2

这种解释是否正确？
将试电笔的笔尖接触220 V交流电的火线上，在电笔尾部的金属部分和地线间串接一个电容器C.实验结果表明，当C＝ 20 pF时，试电笔氖管的亮度很弱；只有当C>200 pF时，试电笔氖管的亮度才能与人站在绝缘物体上用试电笔去测火线的亮度相当．然而，人站在绝缘物体上与地面形成的电容器的电容 C是远达不到20 pF的．故上述解释欠妥当.
答案：BC
பைடு நூலகம்
二、电容对交变电流的阻碍作用
1．交变电流“通过”电容器的本质
把交流电源接到电容器两个极板上后，当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路中，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，原来极板上聚集的电荷又放出，在电路中形成放电电流．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流“通过”了电容器，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．电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质
(1)交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流变化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用．
(2)电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗来表示，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越大，对交变电流的阻碍作用越大，感抗就越大．
3．电感线圈按匝数的不同，可分为两种：
(1)低频扼流圈：通直流，阻交流．
(2)高频扼流圈：通低频，阻高频．
(2011年陕西西安)如图所示电路中，A、B为两相同的小灯泡，L为直流电阻为零的电感线圈，下列说法正确的是( )
A．电源为稳恒直流电源时，灯泡A、B亮度相同 B．电源为稳恒直流电源时，灯泡A比B亮度大 C．电源为交流电源时，灯泡A、B亮度相同 D．电源为交流电源时，灯泡A比B亮度大

2018_2019学年高中物理第五章交变电流第3节电感和电容对交变电流的影响课件新人教版

备用习题
2. 如图 537 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 L1 变亮，灯 L2 变暗，灯 L3 亮度不变，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 为电容器图 537
A.三个灯泡的亮度相同 B.甲灯最亮,丙灯不亮 C.甲灯和乙灯亮度相同,丙灯不亮 D.只有丙灯不亮,乙灯最亮图 5-3-6
自我检测
[答案]
D
[解析] 开关 S 接 A 时,甲、乙、丙三灯所在的支路均有交流电通过,开关 S 接 B 时,电路处于直流工作状态,电容器 C“隔直流、通交流”,电感器 L“阻交流、通直流”,R 对交流、直流有相同的阻碍作用.可判断此时电路中 I 丙=0,I 甲不变,I 乙增大, 又因为灯泡的亮度由实际功率决定 ,P=I2R, 所以只有丙灯不亮 ,乙灯最亮 ,故选项 D 正确.
于导线,对直流电没有阻碍作用;若通入交流电,交变电流的大小和方向随时间做周期性变化,由于自感作用,线圈对交变电流有阻碍作用. (2)根据 E 感=L 得,当自感系数增大时,E 感增大;当交流电的频率增大时, 就会增大,则 E 感增大.即改变自感系数以及交流电的频率会改变线圈的阻碍作用. (3)感抗与自感系数 L、交流电的频率有关.
.
通直流,通低频,阻高频
学习互动
例 1 (多选)在如图 5-3-1 所示的电路中,L 为电感线圈,灯泡的电阻恒定,电流表内阻为零,电压表内阻无限大,交流电源的电压 u=220 sin 100πt(V).若保持电源电压的有效值不变,只 )

第五章第3节电感和电容对交变电流的影响

A．电流表示数增大
B．电压表示数增大 C．灯泡变暗 D．灯泡变亮图 5－3－3
解析：电源频率增大，有效值不变，则电感的阻碍作用增大，电感分得的电压增大，灯泡分得的电压减小，则电压表的
示数增大，灯泡的功率减小，电流的有效值减小．
答案：BC
【触类旁通】
2．如图 5－3－4 所示的电路中，L1、L2 是完全相同的灯泡，线圈 L 的自感系数较大，它的电阻与定值电阻 R 相等．下列说法正确的是( )
A．把电介质插入电容器，灯泡变亮
B．增大电容器两板间的距离，灯泡变亮 C．减少电容器两板间的正对面积，灯泡变暗 D．使交变电流频率减小，灯泡变暗图 5－3－6
作用就越大，感抗就越大．
4．电感线圈在电路中的作用 (1)通直流、阻交流；
(2)通低频、阻高频．
5．两类扼流圈 (1)低频扼流圈：自感系数很大(几十亨)，线圈电阻小，能起到“通直流、阻交流”的作用． (2)高频扼流圈：自感系数为几毫亨，它对低频交流电阻碍小，能起到“通低频、阻高频”的作用．
知识点 2 电容器通交变电流的实质
图 5－3－5
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 得到的是直流低频成分
D．图乙中 R 得到的是直流高频成分
解析：电容器有“通交隔直，通高阻低”的作用．
答案：A
【触类旁通】
3．如图 5－3－6 所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法不正确的是( )
L 为电阻
D．M 为电容器，N 为电感器，图 5－3－2
L 为电阻
解析：频率越大，电感的阻碍作用越大，电容的阻碍作用越小，电阻不影响．答案：C
题型1

高中物理第五章交变电流第三节电感和电容对交变电流的影响课件新人教选修32.ppt

由线圈的自感系数
和交流的频率决定 (成正比)
由电容的大小和交流的频率决定(成反比)
电能的转电流通过电阻做功，电电能和磁场能往复电能与电场能往复转
化与做功能转化为内能
转化
化
特别提醒：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.
答案：A
点评：容抗与交变电流的频率和电容器电容成反比，在交变电路中相当于一个电阻．
在如图所示电路中，交变电源是有效值为220V的电源，
C是电容器，R是电阻，关于交流电压表的示数，下列说法
中正确的是
()
A．等于220V
B．大于220V
C．小于220V
D．等于零
答案：C
解析：虽然交变电流能通过电容器，但对交流有阻碍
解析：电容器的电容越大，频率越高，容抗越
小．平行板电容器电容的决定式C＝
εS 4πkd
.电介质插入
时，ε增大，C增大，容抗减小，灯变亮，A正确；两极
板距离增大，C减小，容抗增大，灯变暗，B错误；正对
面积减小，C减小，容抗增大，灯变暗，C正确；交流电
的频率增加时，容抗减小，灯变亮，D错误.
电阻
感抗
②感抗的单位是欧姆，在交变电路中类似于一个电阻．
③电感线圈在电路中的作用有 A．通直流，阻交流． B．通低频，阻高频．
一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，
如图所示，一块铁插进线圈之后，该灯将
()
A．变亮 C．对灯没影响
B．变暗 D．无法判断
答案：B 解析：在线圈内由磁场变化而产生的感应电动势，总是反抗电流变化的，正是这种反抗变化的特性(电惰性)，使线圈产生了感抗．加入铁芯改变了电感的自感系数，自感系数增大，感抗增大，故答案为B.

电感和电容对交变电流的影响

电感和电容对交变电流的影响1.电感对交变电流的阻碍作用⑴电感器对交变电流有阻碍作用，阻碍作用的大小用感抗来表示。

影响电感器对交变电流阻碍作用大小的因素：线圈的自感系数和交流电的频率。

线圈的自感系数越大、交流电的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用越大。

即线圈的感抗就越大。

(2) 电感器在电路中的作用：通直流，阻交流；通低频，阻高频。

“通直流，阻交流”这是对两种不同类型的电流而言的，因为（恒定）直流电的电流不变化，不能引起自感现象，交流电的电流时刻改变，必有自感电动势产生来阻碍电流的变化。

“通低频，阻高频”这是对不同频率的交流而言的，因为交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越强，感抗也就越大。

（3）电感器的应用扼流圈：扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的电感线圈。

分低频扼流圈和高频扼流圈两类：低频扼流圈构造：线圈绕在铁芯上，匝数多，自感系数大，电阻较小作用：通直流，阻交流高频扼流圈构造：线圈绕在铁氧体上，匝数少，自感系数小（铁芯易磁化使自感系数增大，铁氧体不易磁化，自感系数很小）作用：通低频，阻高频2.电容对交变电流的阻碍作用⑴电容器对交变电流有阻碍作用，阻碍作用的大小用容抗来表示。

影响电容器对交变电流阻碍作用大小的因素有电容器的电容与交流电的频率，电容器的电容越大、交流电的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用越小。

即线圈的容抗就越大。

（2）电容器在电路中的作用：通交流，隔直流；通高频，阻低频。

信号和交流信号，如图1所示，该电路中的电容就起到“隔直流，通交流”的作用，其电容器叫耦合（或隔直）电容器。

在电子技术中，从某一装置输出的电流常常既有高频成分，又有低频成分，若在下一级电路的输入端并联一个电容器，就可只把低频成分的交流信号输送到下一级装置，如图2所示，具有这种“通高频，阻低频”用途的电容器叫高频旁路电容器。

3.交变电流“通过”电容器的原因分析原因：直流电不能通过电容器是因为电容器两极板被绝缘介质隔开，自由电荷不能通过绝缘介质。

高中物理第五章第3节电感和电容对交变电流的影响课件新人教版选修3

(多选)如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交流电源的频率增加时( )
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
[思路点拨] (1)明确容抗与交变电流频率的关系． (2)明确闭合电路的电压关系． [解析] 由频率增加可知，容抗减小，电流增大，灯泡两端电压增大，电压表示数变小，灯泡功率增大而变亮，故选 A、 D. [答案] AD
【基础梳理】一、电感器对交变电流的阻碍作用 1．电感器的感抗是由_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．是表征电感器对交变电流的_阻__碍__作__用__大__小__的物理量． 2．线圈的自感系数越_大__，交流的频率越_高__，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_直__流，阻_交__流；通_低__频，阻_高__频．
(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、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．
2021/4/17
高中物理第五章第3节电感和电容对交变
21
复习课件
高中物理第五章第3节电感和电容对交变电流的影响课件新人教版选修3
Байду номын сангаас2021/4/17
高中物理第五章第3节电感和电容对交变电流的影响课件新人教版选修3
第五章交变电流
第3节电感和电容对交变电流的影响
第五章交变电流
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)．

第5章交变电流 3电感电容对交变电流影响

交变电流能通过电容器
+
交变电流能通过电容器
交变电流能通过电容器
充电 + + + -
+
+ + + + +
+
+ + + +
放电
-
-
-
-
电容对交变电流的影响
容抗：电容对交变电流的阻碍作用的大小容抗大小： 1.与电容的电容量有关，电容量越大，容抗越小； 2.与交变电流的频率有关，频率越大，容抗越小。
1 XC 2fC
Байду номын сангаас
电容对交变电流的影响
电容是：通交流、隔直流通高频、阻低频
隔直电容
高频旁路电容
3 电感和电容对交变电流的影响
电感对交变电流的影响
+
电感对交变电流的影响
电感对交变电流的影响
感抗：电感对交变电流的阻碍作用的大小感抗大小： 1.与电感线圈的自感系数有关，自感系数越大，感抗越大； 2.与交变电流的频率有关，频率越大，感抗越大。
X L 2fL
电感对交变电流的影响
• 低频扼流圈： • 1.作用：通直线、阻交流。 • 2.对自感线圈的要求：自感系数较大(几十亨)、直流电阻较小。 • 高频扼流圈： • 1.作用：通低频，阻高频。 • 2.要求：自感线圈的自感系数较小(几毫亨)

电感和电容对交变电流的影响

3 电感和电容对交变电流的影响一、感抗1．定义：电感对电流阻碍作用的大小，用感抗表示．2．感抗的成因：因为交变电流的大小和方向随时间周期性变化，这个变化的电流通过线圈时产生一个自感电动势，自感电动势总是阻碍交流电的变化变化，故线圈对交变电流有阻碍作用，这就是感抗．3．决定因素：线圈的感抗X L与它的自感系数L及交变电流的频率f间有如下的关系： X L＝2πfL 即线圈的自感系数越大,交流电的频率越高，感抗越大二、低频扼流圈和高频扼流圈1．低频扼流圈：自感系数大的线圈（约几十亨），线圈电阻较小，对直流的阻碍作用较小，这种线圈可以“通直流、阻交流”。

2．高频扼流圈：自感系数较小的线圈（约几个毫亨），对低频交变电流的阻碍作用较小，而对高频交变电流的阻碍作用很大，可以用来“通低频、阻高频”。

三、交变电流能够“通过”电容器．1.电流实际上并没有通过电容器的内部，也就是说，自由电荷定向移动，不会从一个极板经极板间的电介质到达另一个极板．2.电容器“通交流”，只不过是在交变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器充电，电荷向电容器的极板上集聚，形成电流；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，表现为交流“通过”了电容器．四、容抗1．定义：电容器对交流的阻碍作用的大小，用容抗来表示．2．成因：电容器接入交流电路中后，极板上的电荷形成了二极板间的电压，这电压和电源电压相反，从而产生了对交变电流的阻碍作用，即形成了容抗．3．决定因素：交流电路中的容抗和交变电流的频率、电容器的电容成反比．容抗与交变电流的频率和电容的关系为X C ＝ 1/2πfC，即交流电的频率越大，电容越大，容抗越小．五、电感和电容在电路中的作用1．电感的作用是： “通直流、阻交流”、“通低频、阻高频”．2．电容的作用是： “通交流、隔直流”、 “通高频、阻低频”．练习题1.一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图所示．一块铁插进线圈之后，该灯将A．变亮 B．变暗 C．对灯没影响D．无法判断2.如图所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是A．把电介质插入电容器，灯泡变亮B．增大电容器两极板间的距离，灯泡变亮C．减小电容器两极板间的正对面积，灯泡变暗D．使交变电流频率减小，灯泡变暗 3.如图所示，把电阻R，电感线圈L，电容C并联，接到一个交流电源上，三个电流表示数相同，若保持电源电压大小不变，而将电源频率增大，则三个电流表示数I1、I2、I3的关系是A、I1=I2=I3B、I1>I2>I3C、I2>I1>I3D、I3>I1>I2 4. 对交流电通过电容器的理解正确的是A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体B．交变电流定向移动的电荷通过电容器两板间的绝缘介质C．交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器D．交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外)5.关于电感对交变电流的影响，下列说法中正确的是A.电感不能通直流电流，只能通交变电流B.电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同C.同一只电感线圈对频率低的交变电流的阻碍较小D.同一只电感线圈对频率高的交变电流的阻碍较小.6.交变电流通过一段长直导线时，电流为I，如果把这根长直导线绕成线圈，再接入原电路，通过线圈的电流为I′，则A．I′>I B．I′<I C．I′＝I D．无法比较7.两个相同的灯泡L1和L2，分别与两个相同的电容器C1和C2连接，如图所示.图中甲电路两端加恒定电压U1，乙电路两端加最大值1.2U1的正弦交变电压U2，则此两灯的发光情况是A.L1灯比L2灯亮B.L1灯发光，L2灯不发光C.L1灯不发光，L2灯发光D.两灯亮度相同8.如图所示的交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，交流电的频率增大时，可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是A.L1、L2、L3亮度都不变B.L2变暗，L2不变、L3变亮C.L1变暗、L2变亮、L3不变D.L1变亮、L2变暗、L3不变9.下列关于低频扼流圈和高频扼流圈对交流电的阻碍作用的说法中，正确的有A.低频扼流圈对低频交流电有很大的阻碍作用，对高频交流电的阻碍作用就更大B.低频扼流圈对低频交流电有很大的阻碍作用，对高频交流电的阻碍作用就较小C.高频扼流圈对高频交流电有很大的阻碍作用，对低频交流电的阻碍作用就更大D.高频扼流圈对高频交流电有很大的阻碍作用，对低频交流电的阻碍作用就较小10.如图所示，某电子电路的输入端输入电流既有直流成分，又有交流低频成分和交流高频成分.若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各器件的作用，下列说法中正确的有A.L在此的功能为通直流，阻交流，叫高频扼流圈B.C1在此的功能为通交流，隔直流，叫隔直电容C.C2在此的功能为通高频、阻低频，叫做高频旁路电容D.上述说法都不对11.对电容器能通交变电流的原因，下列说法中正确的有A.当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流B.当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流C.在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动D.在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器12.如图所示为某电器中电路的一部分，当输入有直流成分、交流低频成分和交流高频成分的电流后，在其输出端得到可调大小的交流低频成分，那么有关各元器件的作用的说法中，正确的有A.C1为高频旁路电容器，交流高频成分被该电容器短路B.R为滑动变阻器，它的滑动片上下移动可以改变输出端电压的大小C.C2为隔直电容器，交流低频成分通过该电容输出D.C1的电容较大、C2的电容较小13.如图所示，开关S与直流恒定电源接通时，L1、L2两灯泡的亮度相同，若将S与交变电源接通A.L1和L2两灯泡亮度仍相同B.L1比L2更亮些C.L1比L2更暗些D.若交变电源电压的有效值与直流电压相同，两灯与原来一样亮14.如图所示，L1、L2为两个相同的灯泡，开关S接通恒定直流电源时，灯泡L1发光，L2不亮，后将S与有效值和直流电压相同的交变电源接通，这时A，L2比L1更亮些B.L2比L1更暗些C.L2仍然不亮D．L2可能和L1一样亮15.两只完全相同的灯泡L1和L2分别与相同的电感串联，组成如图所示的甲、乙两个相同的部分电路.现在甲电路两端加恒定电压U，L1灯发光；而在乙电路两端加最大电压为U的正弦交变电压，L2灯也发光.比较两灯的明暗程度，是L1灯的亮度________L2灯亮度.(填“大于”、“等于”、“小于”)16.如图所示电路，当在a、b两端加上直流电压时，L1正常发光，L2不亮；当a、b两端加上同样电压的交变电流时，L1发光亮度变暗，而L2正常发光.则A、B分别为_ _和__ 。

(推荐)高中物理人教版第五章第3节电感和电容对交变电流的影响

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[自学教材] 1．实验探究如图5－3－1所示，取直流电源电压与交流电源电压有效值相等。
图5－3－1
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(1)实验目的：了解并验证电感线圈对交变电流的阻碍作用。
(2)实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。
(3)实验结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用。 2．感抗 (1)物理意义：表示电感对电流的阻碍作用的大小。 (2)影响感抗大小的因素：线圈的自感系数越大，交流的频率越高，感抗越大。
均有阻碍作用变电流有阻限大，对交流的阻点
碍作用碍作用随频率的降
低而增大
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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
电能的电流通过电阻转化与做功，电能转
做功化为内能
电能和磁场能往复转化
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[自学教材] 1．交变电流能够通过电容器 (1)实验电路(如图5－3－2所示)
图5－3－2
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(2)实验现象：电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮，接通交流电源，灯泡亮。
(3)实验结论：交变电流能够通过电容器，直流不能通过电容器。
2．电容器对交变电流的阻碍作用 (1)容抗：表示电容对交变电流阻碍作用的大小。 (2)影响容抗大小的因素：电容器的电容越大，交变电流的频率越高，容抗越小。
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1．关于电感器对交变电流的影响的说法，正确的是 ( ) A．电感器对交变电流无阻碍作用 B．电感器对交变电流阻碍作用的大小叫感抗 C．电感器对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数无关 D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大

电感和电容对交变电流的影响

1. 电感对交变电流有什么样的影响？
• 电感线圈及产品：
电感对交变电流的影响视频 • 电感的作用：对直流电阻碍作用小，
对交流电阻碍作用大。
（1）低频扼流圈
构造：线圈绕在铁芯上，匝数多，自感系数很大。作用：对低频交流电有较大阻碍作用，对直流的阻
碍作用较小，即“通直流，阻交流”。
（2）高频扼流圈
构造：线圈绕在铁氧体上或空心，匝数少，自感系数小。
• 电容器的电容：由电容器自身结构决定的描述电容器容纳电荷本领大小的物理量。电容器的电容越大，则容纳电荷的本领越大，对交流电的阻碍作用越小。
电容的国际单位为法拉（Ｆ）。
• 电容器对交变电流所起的阻碍作用的大小，用容抗（capacitive reactence）来描述。影响容抗大小的因素视频
电容越大、交流电频率越大，容抗越小：
XC 1 / 2fC
• 电感器对交变电流所起的阻碍作用的大小，用感抗（inductive reactence）来描述。
影响感抗大小的因素视频自感系数越大、交流电频率越大，感抗越大：
X L 2fL
2. 电容对交变电流有什么影响视频 • 电容的作用：对直流电阻碍作用很大，
对交流电阻碍作用小。
作用：对低频交流电阻碍作用较小，对高频交变电流阻碍作用很大，即：“通低频、通直流，阻高频”。
• 电感器的自感系数：由电感器自身结构决定的影响电感器对交流电阻碍大小的物理量。
研究表明，自感系数的大小与线圈的匝数、线圈的长度、线圈的横截面积、线圈中有无铁芯等因素有关。
自感系数的国际单位为亨利，简称亨（H）。

高中物理第5章交变电流第3节电感和电容对交变电流的影响教案新人教版选修3

第3节电感和电容对交变电流的影响要点一感抗的作用要点二1．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．2．交变电流能够“通过”电容器当电容器接到交流电源上时，由于电流时刻在变化，电压升高时，形成充电电流．电压降低时，形成放电电流，充放电交替进行．电路中就好像交变电流“通过”了电容器，实际上自由电荷并没有通过两极板间的绝缘介质．3．电容对交变电流的阻碍作用电源电压推动自由电荷定向运动．而电容器两极板上积累的电荷反抗自由电荷的定向运动．从而产生了电容器对交变电流的阻碍作用．4．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．5．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．二、电容器、电感器有何应用？1．电容器对交变电流作用的应用(1)隔直电容器，如图5－3－4甲所示，作用是“通交流、隔直流”，因为直流电不能通过电容器．交流电能“通过”电容器，起这样作用的电容器电容更大些．图5－3－4(2)高频旁路电容器，如图5－3－4乙所示，作用是“通高频，阻低频”．因为对不同频率的交流电，频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大，即电容对低频交变电流阻碍作用大，对高频交变电流阻碍作用小，起这样作用的电容器电容要小些．2．电感和电容的组合应用根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合并与电阻组合到一起来完成一定的任务．(1)如果将电容与负载并联，然后与电感串联，就能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，如图5－3－5甲所示．(2)如果将电感与负载并联，然后与电容串联，就能更好的起到滤掉电流中直流成分和低频成分的作用．如图5－3－5乙所示．图5－3－5一、电感对交变电流的影响【例1】交变电流通过一段长直导线时，电流为I，如果把这根长直导线绕成线圈，再接入原电路，通过线圈的电流为I′，则( )A．I′>I B．I′<IC．I′＝I D．无法比较解析长直导线的自感系数很小，感抗可忽略不计，其对交变电流的阻碍作用可以看作是纯电阻，流经它的交变电流只受到导线电阻的阻碍作用．当导线绕成线圈后，电阻值未变，但自感系数增大，对交变电流不但有电阻，而且有感抗，阻碍作用增大，电流减小．答案B二、交变电流“通过”电容器【例2】对交流电通过电容器的理解正确的是( )A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体B．交变电流定向移动的电荷通过电容器两板间的绝缘介质C．交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器D．交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外)解析电流能“通过”电容器，并非电荷真的通过电容器两板间的电介质，而是交变电流交替对电容器充放电，电容器中并未有电荷通过，电路中有了电流，表现为交变电流通过了电容器．答案CD1.如图5－3－6所示，图5－3－6输入端ab的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中，正确的是(L的直流电阻不为零)( )A．直流成分只能从L通过B．交流成分只能从R通过C．通过R的既有直流成分又有交流成分D．通过L的直流成分比通过R的直流成分要大答案CD解析由于线圈直流电阻不为零，所以有直流通过R，而线圈对交流有阻碍作用，因此也有交流成分通过R，B错，C正确．由于R对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过L，A错，因为导线的一般直流电阻都很小，所以通过线圈的直流要比通过R的要大，D正确．2．如图5－3－7所示电路中，图5－3－7U为220 V交流电源，C为电容器，R是电阻，这一交流电路电压有效值关系是U2＝U2R＋U2C.关于交流电压表的示数，下列说法正确的是( )A．等于220 V B．大于220 VC．小于220 V D．等于零答案C3．如图5－3－8所示，交流电源的电压为220 V，频率f＝50 Hz，三只灯L1、L2、L3的亮度相同，线圈L无直流电阻，图5－3－8若将交流电源的频率变为f＝100 Hz，则( )A．L1灯比原来亮B．L2灯比原来亮C．L3灯和原来一样亮D．L3灯比原来亮答案AC解析电容器的容抗与交流电的频率有关，频率高、容抗小，即对高频交流电的阻碍作用小，所以A项正确．线圈对交流电的阻碍作用随频率升高而增大，所以B项错．电阻R中电流只与交流电有效值及R值有关，所以C项正确，D项错.题型一电容对交变电流的影响如图1所示，某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过．为了保护输电线不至于被压坏，可预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过．电线穿管的方案有两种，甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过，乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过，如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说法正确的是( )图1A．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流．甲、乙两方案都是可行的B．若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的C．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的思维步步高恒定电流和交变电流的区别是什么？钢管与电流间形成什么电器元件？怎样才能消除影响？答案BC解析恒定电流对于一根还是两根钢管毫无影响，但交变电流通过的导线和钢管之间形成电容器，对交变电流有阻碍作用，而两根线从一根钢管中穿过，并且任一时刻电流的方向都等大反向，产生的影响抵消．拓展探究某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图2所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图中a、b、c所示，则如下判断中正确的是( )图2A．AB间是电容器B．BC间是电感线圈C．CD间是电容器 D．CD间是定值电阻答案ABD解析电容器的特性是：闭合开关后，瞬间充电结束后，电路中不再有电流，a对应的AB应是电容器，A对；电感线圈对变化的电流有阻碍作用，对恒定电流无阻碍作用，BC间为电感线圈，B正确；定值电阻的特性是加恒定电压，瞬间即产生恒定的电流，D正确．题型二电容、电感在电路中的综合应用如图3所示，从AO输入的信号中，有直流电和交流电两种成分．图3(1)现在要求信号到达BO两端只有交流电，没有直流电，需要在AB端接一个什么元件？该元件的作用是什么？(2)若要求信号到达BO端只有直流电而没有交流电，则应在AB端接入一个什么元件？该元件的作用是什么？答案根据电容和电感对直流电和交流电的作用原理进行分析．(1)因为BO端不需要直流电，只需要交流电．故根据电容C有“通交流，隔直流”作用，应在AB端接入一个电容器C，该电容器对直流电有阻碍作用，能通过交流电．(2)因为BO端不需要交流电，只需要直流电．故根据电感L有“通直流，阻交流”的作用，应在AB端接入一个电感线圈，该线圈对交流电有阻碍作用，能通过直流电．拓展探究如图4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、低频的机械振动．图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b端输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器( )图4A．甲扬声器是高音扬声器B．C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器C．L1的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器D．L2的作用是减弱通过乙扬声器的低频电流答案BD解析这是一个实际应用问题，考查对电感、电容在高频、低频同时存在的电路中的综合作用．只要抓住基础知识点，就可进行综合分析．电路中的电感和电容作用可以简单概括为：电感——通直流，阻交流，通低频，阻高频；电容——通交流，隔直流，通高频，阻低频.1.如图5所示，L1、L2和L3是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，L3与一个定值电阻R串联．当a、b间接电压有效值为U、频率为f的正弦交流电源时，三只灯泡的亮度相同．现将a、b间接另一正弦交流电源时，发现灯泡L1变亮、L2变暗、L3亮度不变．由此可知，另一正弦交流电源可能是( )图5A．电压有效值仍为U，而频率大于fB．电压有效值大于U，而频率大于fC．电压有效值仍为U，而频率小于fD．电压有效值小于U，而频率大于f答案A解析由题述中与一个定值电阻R串联的灯泡L3亮度不变可知，所接的另一正弦交流电源的电压有效值仍为U.灯泡L1变亮，说明与L1串联的电容器C容抗变小．由影响容抗的因素可知，这是由于正弦交流电的频率增大．所以正确选项是A.2．某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分，为使放大器仅得到交流低频成分，下图所示电路中可行的是( )答案D解析A图放大器得到所有成分；B图放大器可得到直流成分，若为高频扼流圈也可得到低频成分；C图既可得高频成分也可得低频成分；D图通过C1的是高、低频都有，通过C2的是旁路电容让高频成分滤去，故D正确．3.图6如图6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在交流电源上时，灯泡的实际功率为P2，则( ) A．P1＝P2B．P1>P2C．P1<P2 D．不能比较答案B解析开关接在直流电源上时，线圈对直流没有阻碍作用，电能全部转化为小灯泡的内能．而当双刀双掷开关接在交流电源上时，线圈对电流有阻碍作用，因此电能除转化成灯泡的内能外，还有一部分电能与磁场能往复转化，因此P1>P2，故选B.4.图7一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图7所示．一铁块插进线圈之后，该灯将( )A．变亮B．变暗C．对灯没影响D．无法判断答案B解析线圈和灯泡是串联的，因此加在串联电路两端的总电压一定是绕组上的电势差与灯泡上的电势差之和．由墙上插孔所提供的220 V电压，一部分降落在线圈上，剩余的降落在灯泡上．如果一个大电压降落在线圈上，则仅有一小部分电压降落在灯泡上．灯泡上电压变小，将使它变暗．故B正确5．如图8所示，图8白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交变电源的频率减小时( )A．电容器电容增加B．电容器电容减小C．电灯变暗D．电灯变亮答案C解析电容器的电容是由电容器本身的特性所决定的，与外加的交变电源的频率无关，选项A和B是错误的，当交变电源的频率减小时，电容器充放电的速度减慢，电容器的容抗增大，电流减小，电灯变暗，故C对，D错．6．如图9所示，两位同学利用图示装置做实验，第一位同学使ab在导轨上匀速运动，第二位同学使ab在导轨上做变速运动，但两位同学对ab杆做的功一样多，第一位同学的方法使小灯泡消耗电能为W1，第二位同学的方法使小灯泡消耗的电能为W2，它们相比较( )图9A．W1＝W2 B．W1>W2C．W1<W2 D．无法确定答案B解析匀速运动时，产生的感应电动势是稳定的，感应电流也是恒定的，因此在线圈上不会产生感抗，所以通过小灯泡的电流大，消耗的电能多；当ab做变速运动时，产生的感应电动势是变化的，感应电流也是变化的，在线圈上产生感抗，使通过小灯泡的电流减小，因此消耗的电能少．故B正确．7．家庭用吊扇的电源采用220 V单相交变电流，电扇中电动机电路如图10所示，C为电容，L1、L2为定子线圈．吊扇使用了几年后，转速明显变慢，在电容C上并联了一只标有“2μF，400 V”的电容后，吊扇转速明显变快了，试说明理由．图10答案在电容C上并联一只电容后，总电容变大，容抗变小，对交变电流起阻碍作用的容抗变小，线圈L中的电流变大，电动机转速明显加快．8．在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分又有低频成分，如果只需要把低频成分输送到下一级装置，只要在两极电路之间接入一个高频扼流圈就可以了．高频扼流圈是串联还是并联接入电路？图11所示的接法对吗？为什么？图11答案因为高频扼流圈自感系数较小，它有通低频、阻高频的功能，低频通过很容易，而高频很“费力”，但电阻让高频通过，所以高频就几乎不从高频扼流圈通过了．所以应串联，题中所给图接法不正确．9．使用220 V交流电源的设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘．但是，有时候用手触摸外壳时仍会感到“麻手”，用试电笔测试时氖管也会发光，为什么呢？答案与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电流能够“通过”这个“电容器”，虽然这一点点“漏电”一般不会造成人身危险，但是为了确保安全，电器设备和电子仪器的金属外壳都应该接地．。

高中物理第五章交变电流5.3电感和电容对交变电流的影响课件选修32

(1)线圈为什么对恒定电流没有阻碍作用,而对交变电流有阻碍作用? (2)为什么感抗随交变电流的频率和自感系数的增大而变大?
提示:(1)交变电流通过线圈时,会在线圈中产生感应电动势而阻碍电流的变化,也就阻碍了交变电流的通过形成感抗。 (2)交变电流的频率越大,电流变化得就越快,穿过线圈的磁通量就变化得快,感应电动势就大,阻碍作用就强;自感系数越大,发生同样变化的电流产生的感应电动势就越大,阻碍电流变化的作用就越强,即感抗越大。
【正确解答】选B、C。由于电感器的感抗随交变电流频率的增大而增大,而串联电路的电压分配与电阻(包括感抗和容抗)成正比,电路总电压的有效值不变,所以电压表的示数变大,电流表的示数变小,A错,B对;由于电流减小灯泡两端的电压也减小,则灯泡的功率减小而变暗,C 对、D错。
【过关训练】
1.交变电流通过一段长直导线时,电流为I,如果把这根
2.交变电流是怎样通过由两个彼此绝缘的导体组成的电容器的?电容器为什么会对交变电流的通过有阻碍作用?
提示:交变电流“通过”电容器,事实上是由于不断地给电容器充电和放电造成的,而电容器带电后,又在电容器的两极板间产生电场,阻碍给电容器充电和放电, 从而也就阻碍了交变电流的“通过”。
知识点一对感抗的认识探究导入: 如图所示交变电流通过不计电阻的线圈时受到的阻碍作用称感抗。
A.电流表示数增大 C.灯泡变暗
B.电压表示数增大 D.灯泡变亮
【解题探究】 (1)明确灯泡和电感器的_串__联__关系。 (2)知道电感器的感抗随交变电流的频率的增大而 _增__大__。 (3)了解电压表测量的是电流的_有__效__值,而电流的 _有__效__值与正弦式交变电流的频率_无__关__。
A.图甲中R得到的是交流成分 B.图乙中R得到的是高频成分 C.图乙中R得到的是低频成分 D.图丙中R得到的是直流成分

18-19 第5章 3 电感和电容对交变电流的影响

3电感和电容对交变电流的影响[知识梳理]一、电感器对交变电流的阻碍作用1．实验探究如图5-3-1所示，取直流电源电压与交流电源电压有效值相等．图5-3-1(1)实验目的：了解并验证电感线圈对交变电流的阻碍作用．(2)实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些．(3)实验结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用．2．感抗(1)物理意义：表示电感对电流的阻碍作用的大小．(2)影响感抗大小的因素：线圈的自感系数，交流的频率．线圈的自感系数越大，交流的频率越高，感抗越大．3．感抗的应用1．交变电流能够通过电容器(1)实验电路(如图5-3-2所示)图5-3-2(2)实验现象电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源，灯泡亮．(3)实验结论交变电流能够通过电容器，直流不能通过电容器．2．电容器对交变电流的阻碍作用(1)容抗：表示电容器对交变电流阻碍作用的大小．(2)影响容抗大小的因素：电容器的电容越大，交变电流的频率越高，容抗越小．(3)应用：电容器具有“隔直流、通交流”的作用．[基础自测]1．思考判断(1)交流电的频率越高，电感对交流的阻碍作用越大．(√)(2)电感线圈之所以对交变电流有阻碍作用，是由于自感电动势总是阻碍电流的变化．(√)(3)电容器在交变电路中，相当于一个电阻，具有分压作用．(√)(4)电容器接到交流电源时，有自由电荷通过电容器．(×)(5)电容器的电容越大，容抗就越大．(×)2．(多选)关于电子技术中的扼流圈，下列说法正确的是()A．扼流圈是利用电感线圈对交流电的阻碍作用来工作的B．高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频交流通过C．低频扼流圈的作用是不仅要阻碍高频交流通过，还要阻碍低频交流通过D．高频扼流圈的电感比低频扼流圈的电感大【解析】扼流圈是利用变化的电流通过线圈时，感应出自感电动势，从而来阻碍电流的变化，故A正确；高频扼流圈是“通低频，阻高频”，故B正确；低频扼流圈是“阻交流，通直流”，故C正确；高频扼流圈比低频扼流圈自感系数小，故D错误．【答案】ABC3．有两个电容器的电容分别为C1＝5 μF和C2＝3 μF，分别加上峰值一定的交变电源，在下列各种情况下，哪一种情况下通过电容器的电流最大()【导学号：57272104】A．在C1上所加交变电流的频率为50 HzB．在C2上所加交变电流的频率为50 HzC．在C1上所加交变电流的频率为60 HzD．在C2上所加交变电流的频率为60 Hz【解析】电容器对电流的阻碍作用的大小，即为容抗．容抗的大小是由电容器电容C和交变电流的频率共同决定的．交变电流的频率越高，电容器的电容越大，电容器的容抗就越小，电流就越大．因此要使通过电容器的电流最大则必须使频率最高，电容最大．【答案】 C[合作探究·攻重难]对电感器感抗的理解1．电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质(1)交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流的变化，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用．(2)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．2．感抗的大小：X L＝2πfL.其中f是交流电的频率，L是线圈的自感系数．3．低频扼流圈用来“通直流、阻交流”，因此可以用低频扼流圈来分离“直流和交流”；高频扼流圈对高频电流阻碍作用很大，对低频电流阻碍作用较小，因此可以用高频扼流圈分离“低频交流电和高频交流电”．在如图5-3-3所示电路中，L为电感线圈，灯泡电阻为R，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝2202sin 100πt(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．电压表示数减小C．灯泡变暗D．灯泡变亮图5-3-3【解析】由u＝2202sin 100πt(V)，可得电源原来的频率为f＝ω2π＝50 Hz，当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz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，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，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U L，设灯泡两端电压为U R，则电源两端电压的有效值为U＝U L＋U R，因U R＝IR，故电流I减小时，U R减小，且电源两端电压有效值保持不变，故U L＝U－U R，U L增大，B错误．【答案】 C1．如图5-3-4所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是()A．等于220 VB．大于220 VC．小于220 VD．等于零图5-3-4【解析】电感线圈对交变电流产生感抗，具有“通直流、阻交流”的作用，故C正确．【答案】 C对电容器容抗的理解1．交变电流“通过”电容器的本质(1)当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路中，形成充电电流；(2)当电源电压降低时，电容器放电，原来聚集在极板上的电荷又放出，在电路中形成放电电流．(3)电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流电“通过”了电容器，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．容抗的大小：X C＝12πfC.其中f是交流电频率，C是电容器的电容．如图5-3-5所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增加时()图5-3-5A．电容器的电容增加B．电容器的电容减小C．电灯变暗D．电灯变亮【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，A、B错误；当交流电源的频率增加时，电容器充放电的速度加快，电容器的容抗减小，电流增大，电灯变亮，C错误，D正确．【答案】 D交变电流不同于直流，交变电流能“通过”电容器，所以灯泡会亮.交变电流的频率改变，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.[针对训练]2. (多选)如图5-3-6所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是()【导学号：57272105】A．把电介质插入电容器，灯泡变亮B．增大电容器两板间的距离，灯泡变亮C．减小电容器两板间的正对面积，灯泡变暗D．使交流电的频率减小，灯泡变暗图5-3-6【解析】电容器的电容与介电常数成正比，与正对面积成正比，与两板间距离成反比．而容抗与电容成反比，与交流电频率成反比．把介质插入电容器，电容变大，容抗减小，灯泡变亮，A正确；电容器两板间距离增大，电容减小，容抗增大，灯泡变暗，B错误；减小电容器两板间的正对面积，电容减小，容抗增大，灯泡变暗，C正确；交流电的频率减小，容抗增大，灯泡变暗，D正确．【答案】ACD电阻、感抗、容抗的比较掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时()A．三个灯亮度相同B．甲灯最亮，丙灯不亮C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D．只有丙灯不亮，乙灯最亮图5-3-7【解析】开关S接A时，甲、乙、丙三个支路均有交流电通过．开关S接B 时，电路处于直流工作状态，电容器C“隔直流、通交流”；电感线圈L“阻交流、通直流”；电阻R对交流和直流有相同的阻抗．可判断此时电路中I丙＝0，I甲不变，I乙增大；又因为灯泡亮度与电功率(P＝I2R)成正比，所以只有丙灯不亮，乙灯最亮．【答案】 D电感器、电容器接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能反复转化，所以电感器、电容器上不会消耗电能，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.三种阻碍，其本质不同，特点不同.(1)电感器对直流起“短路”作用，对交变电流起阻碍作用.(2)电容器对直流起“断路”作用，对交变电流有旁路分流作用.(3)电阻对直流、交变电流都有阻碍作用，且与交变电流的频率无关.[针对训练]3．(多选)在频率为f的交变电流电路中，如图5-3-8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，则下列几种情况可能的是()【导学号：57272106】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的电流有效值减小D．通过R、C、L的电流有效值都不变图5-3-8【解析】电阻对交变电流的阻碍作用即电阻大小，与电流的频率无关，因此通过电阻的电流有效值不变，A正确；电感对交变电流有阻碍作用，感抗随交变电流频率变大而变大，通过L的电流有效值减小，C正确；电容的容抗随交变电流频率变大而变小，通过C的有效值变大，B正确，D错误．【答案】ABC电感和电容的综合应用1．电容器的应用(1)隔直电容器，如图5-3-9所示．作用是“通交流、隔直流”，因为直流电不能通过电容器，交流电能“通过”电容器．起这样作用的电容器电容要大些．图5-3-9(2)高频旁路电容器，如图5-3-10所示．作用是“通高频、阻低频”，因为对不同频率的交流电，频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大，即电容器对低频交变电流阻碍作用大，对高频交变电流阻碍作用小．起这样作用的电容器电容要小些．图5-3-102．电感器的应用(1)低频扼流圈：可起到“通直流、阻交流”的作用．(2)高频扼流圈：可起到“通直流、通低频，阻高频”的作用．3．电感器和电容器的组合应用根据电感器、电容器对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合到一起来完成一定的任务．(1)如果将电容器与负载并联，然后与电感线圈串联，就能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，如图5-3-11所示．图5-3-11(2)如果将电感线圈与负载并联，然后与电容器串联，就能更好的起到滤掉电流中直流成分和低频成分的作用，如图5-3-12所示．图5-3-12如图5-3-13所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小(如L＝1 mH，C＝200 pF)，此电路的重要作用是()A．阻直流通交流，输出交流B．阻交流通直流，输出直流C．阻低频通高频，输出高频交流D．阻高频通低频，输出低频交流和直流图5-3-13【解析】因线圈自感系数L很小，所以对低频交流的阻碍作用很小，这样直流和低频交流能顺利通过线圈，电容器并联在电路中，起旁路作用，因电容C很小，对低频交流的阻碍作用很大，而对部分通过线圈的高频交流阻碍作用很小，被它旁路，最终输出的是低频交流和直流．【答案】 D电感和电容的组合应用[4．在收音机线路中，天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用了如图5-3-14装置电路，其中代号a、b应选择的元件是()A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流线圈B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流线圈C．a是电容较小的电容器，b是高频扼流线圈D．a是电容较小的电容器，b是低频扼流线圈图5-3-14【解析】电容器具有“通高频、阻低频”作用，这样的电容器电容应较小，故a处接电容较小的电容器；电感线圈在该电路中要求做“通低频、阻高频”，所以b处应接一个高频扼流线圈．【答案】 C[当堂达标·固双基]1．关于电感对交变电流的影响，下列说法正确的是()A．电感线圈不能通直流电流，只能通交变电流B．电感线圈对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同C．同一个电感线圈对频率低的交变电流的阻碍较小D．同一个电感线圈对频率高的交变电流的阻碍较小【解析】电感线圈可以通直流，A错误；电感线圈对不同频率的交变电流阻碍作用不同，B错误；同一电感线圈对高频交流电阻碍作用大，D错误，C正确．【答案】 C2．对电容器能通交变电流的原因，下列说法中正确的有()A．当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流B．当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流C．在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动D．在有电容器的交流电路中，有电荷通过电容器【解析】电容器能让交流电通过，实际上是通过充放电来完成的，定向移动的电荷并没有从一个极板到另一个极板，故A、C、D错误，B正确．【答案】 B3．如图5-3-15所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，下列说法不正确的是()【导学号：57272107】A．a、b端接恒稳直流电，灯泡发亮B．a、b端接交变电流，灯泡发亮C．a、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大D．a、b端接交变电流，灯泡发亮，在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率，灯泡亮度增大图5-3-15【解析】电容器有“通交流、隔直流、通高频、阻低频”的特点，A错误，B 正确；容抗大小与电容器电容成反比，电容越大，容抗越小，灯泡越亮，C正确；容抗大小与交流电的频率成反比，频率越大，容抗越小，灯泡越亮，D正确．【答案】 A4．在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分，又有低频成分．如果只需把低频成分输送到下一级装置，如图5-3-16所示，则下列做法合理的是() A．在ab间接入一个电容器B．在ab间接入一个低频扼流圈C．在ab间接入一个高频扼流圈D．在ab间接入一个电容器或高频扼流圈或低频扼流圈都可以图5-3-16【解析】电容器是“通高频，阻低频”，低频扼流圈是“通直流，阻交流”，而高频扼流圈“通低频，阻高频”，故C正确．【答案】 C5．如图5-3-17所示是常用电器中电源部分的滤波装置，当输入端输入含有直流成分、交流高频成分和交流低频成分的电流时，能在输出端得到稳定的直流电．试分析其工作原理及各电容器和电感器的作用．图5-3-17【解析】当含有多种成分的电流输入到C1两端时，由于C1的“通交流、隔直流”的作用，电流中的交流成分被衰减，而线圈L有“通直流、阻交流”的作用，直流成分顺利通过L, 一小部分交流通过L，到达C2两端时，C2进一步滤掉交流成分，这样在输出端就得到较稳定的直流电．【答案】见解析。

第五章 第3节 电感和电容对交变电流的影响

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