高中物理第二章交变电流第四节电感器对交变电流的作用学案粤教版选修3_78

第四节 电感器对交变电流的作用
的简单交变电路．
一、电感器对交变电流的作用
阻碍作用⎩⎪⎪
⎨⎪⎪⎧
描述：感抗⎩⎪⎨⎪⎧ 意义：表示电感器对交流电
阻碍作用大小的物理量
大小：跟线圈的自感系数和交
流电的频率有关，感抗大小的公式是X L
＝2πfL
实质：由于交变电流通过线圈时，线圈中产生了自感电动势，从而阻碍了电流的变化，形成感抗
预习交流1
电感器对直流电有阻碍作用吗？
答案：在忽略电感器自身电阻的情况下，电感器对恒定电流没有任何阻碍作用，对变化的直流电有阻碍作用．
电感器的实质是由导线绕成的螺线圈，或是带铁芯的螺线圈，所以其对变化的电流有阻碍作用．
二、低频扼流圈和高频扼流圈 1．低频扼流圈
它的作用是“通直流、阻交流”． 2．高频扼流圈
它的作用是“通低频、阻高频”． 预习交流2 同学们想一下，低频扼流圈对高频交变电流能起到较大的阻碍作用吗？高频扼流圈对低频交变电流呢？
答案：能 不能
电感器对交流电的阻碍作用
1．为什么电感线圈会对交变电流产生阻碍作用，而对稳定的直流电没有阻碍作用？
答案：由于电流变化时会引起穿过电感线圈的磁通量变化，从而在电感线圈中激发出自感电动势，根据楞次定律，自感电动势将阻碍电感线圈中电流的变化，因此产生对交变电流的阻碍作用．而由于稳恒电流不发生变化，在电感线圈中不会产生自感电动势，也不会产生阻碍作用．
2．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？
答案：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X L＝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．
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＝2202sin 100πt V．若保持电源电压有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，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
思路点拨：解答本题时应把握以下两点：
（1）感抗与交变电流的频率的关系；
（2）闭合电路的电压关系．
答案：BC
解析：由U＝2202sin 100πt，可得电源原来的频率为f＝ω
2π＝
100π
2π
Hz＝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，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U L；设灯泡两端电压为U R，则电源电压的有效值为U＝U L＋U R．因U R＝IR，电流I减小时，U R减小．因电源电压有效值保持不变，故U L＝U－U R增大，选项B正确．
电感器在电路中的作用可简单概括为“通直流、阻交流，频率越高，阻碍越大”．
电感器的感抗大小的公式是：
X L＝2πfL
式中f是交流电的频率，L是电感器的自感系数．
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，如图所示，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
答案：B
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做是纯电阻，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，对交变电流的阻碍作用不但有电阻，而且有感抗，阻碍作用增大，电流减小．故选B．
2．对于扼流圈的以下说法正确的是（）．
A．扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的
B．低频扼流圈用来“通低频、阻高频”
C．高频扼流圈用来“通直流、阻交流”
D．高频扼流圈对低频交变电流的阻碍作用较大，对高频交变电流的阻碍作用较小
答案：A
解析：利用电感对交变电流的阻碍作用，实际应用中制成了扼流圈，A正确；低频扼流圈是用来“通直流、阻交流”的．对低频电流的阻碍作用很大．高频扼流圈是对高频电流的阻碍作用很大，对低频电流的阻碍作用变小．高频扼流圈的自感系数较小，低频扼流圈的自感系数较大，B、C、D错误．
3．电感器对交流电的阻碍作用的大小不但跟电感器本身有关，还跟交流电的频率有关，下列说法中正确的是（）．
A．电感器通交流、阻直流
B．电感器通高频、阻低频
C．电感器通直流、阻交流
D．电感器通低频、阻高频
答案：CD
解析：电感器的作用是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”，所以C、D项正确．4．一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：加入铁芯改变了线圈自感系数，自感系数增大，感抗增大，线圈两端的电压降增大，灯上的电压降减小，所以灯变暗．。