四川省广安市2019年高二物理《2.4-5 电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用》学案

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高中物理第二章交变电流第4节电容器在交流电路中的作用第5节电感器在交流电路中的作用

12/10/2021
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五、电感器在电子技术中的应用两种扼流圈低高频频扼扼流流圈圈，，主主要要作作用用“ “通通__直低____流频、、阻阻__交高____流频” ”..
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2．直流电与交流电哪个更容易通过电感线圈？低频交流电与高频交流电哪个更容易通过电感线圈？提示：电感线圈对交流电有阻碍作用，对直流电没有阻碍作用，交流电的频率越高，阻碍作用越强.
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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．
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在交变电流经过电感线圈时产生的自感电动势仍然满足法拉第电磁感应定律和楞次定律，产生的自感电动势总是阻碍原电流的变化，这种作用的具体表现即是感抗．
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(多选)如图所示电路中，L 为电感线圈，R 为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压 u＝ 220 2·sin 100πt V．若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为 100 Hz，下列说法正确的有( )
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一、电容器对交流电的导通作用 1．电容器_不__能___使直流电通过，但_能__导通交流电． 2．电容器导通交流电的实质：电容器接入交变电路中时，由于两极板的电压在周期性地变化，使电容器反复地__充__电__和 _放__电___，虽然电容器的两极板间并没有电流通过，但在连接电容器和电源的电路中却形成交变电流．

高中物理教科版选修3-2练习：2-4、5电容器、电感器在交流电路中的作用b

04课后巩固训练1．关于感抗，下列说法中正确的是()A．感抗就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．感抗的大小不仅与自感系数有关，还与电流的频率有关C．感抗虽然对交流电有阻碍作用，但不消耗能量D．以上说法都不对解析：交变电流通过线圈时，由于自感现象而产生了对交变电流的阻碍作用，其阻碍作用与自感系数及电流的频率有关，由于电能仅与磁场能相互转化，电感并不消耗能量，所以A、B、C均正确。

答案：ABC2．如图所示，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的直流成分要大解析：由于线圈L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；因为线圈的直流电阻一般都很小，所以通过线圈的直流成分比通过R的要大，D正确。

答案：CD3．一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。

一铁棒插进线圈后，该灯将()A．变亮B．变暗C．对灯的亮度没影响D．无法判断解析：在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势，总是阻碍电流变化，正是这种阻碍变化的特性，使线圈产生了感抗。

加入铁芯改变了电感线圈的自感系数，使自感系数增大，感抗增大，降落的电压增大，灯泡两端的电压减小，所以灯变暗。

答案：B4．对交变电流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极板间的绝缘介质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，并非自由电荷真的通过电容器两极板间的绝缘介质，而是交变电流交替对电容器充、放电，电路中有了电流，表现为交变电流通过了电容器。

高中物理 2.4+5 电容器在交流电路中的应用电感器在交流电路中的应用课后知能检测教科版选修32(1)

【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理 2.4+5 电容器在交流电路中的应用电感器在交流电路中的应用课后知能检测教科版选修3-21．关于电阻、电感、电容对电流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】电阻的阻值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；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．【答案】 A2．(2012·广安高二检测)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2－4－10所示．图中甲电路两端加直流电压U1，乙电路两端加最大值1.2U1的正弦交变电压U2，则此两灯泡的发光情况是( )甲乙图2－4－10A．L1灯泡比L2灯泡亮B．L1灯泡发光，L2灯泡不发光C．L1灯泡不发光，L2灯泡发光D．两灯亮度相同【解析】因甲图中加的是直流电压，而电容器具有“隔直流”的作用，所以甲图中的灯泡没有电流通过，L1不发光；而乙图电路两端加最大值1.2U1的正弦交变电压，电路中有电流通过，所以乙图中的灯泡L2发光．【答案】 C3．如图2－4－11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( )图2－4－11A．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【解析】本题考查感抗对交变电流的阻碍作用，本题的关键是理解感抗与哪些因素有关．自感系数由线圈本身决定，与交变电流频率无关，A项错误；当交变电流频率增大时，线圈L的感抗增大，B项正确；感抗增大对交变电流的阻碍作用增大，使电路中电流减小，灯泡变暗，C项错误，D项正确．【答案】BD4．(2012·成都高二期末)如图2－4－12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的示数增加，可行的办法是( )图2－4－12A．使发电机F的转速增加B．使发电机F的转速减小C．在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D．使电容器两极板间的距离增大【解析】当发电机转速增加时，交变电流的频率增大，容抗减小，电流表A的读数增大，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，使电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A示数减小，C、D两项均错误．故A正确．【答案】 A5．有一个电阻极小的导线绕制成的线圈接在交流电源上，如果电源的电压峰值保持一定，下列哪种情况下，通过线圈的电流最小( )A．所加电源的频率为50 HzB．所加电源的频率为100 HzC．所加电源的频率为50 Hz，线圈的匝数较少D．在线圈中加入铁芯，所加电源的频率为100 Hz【解析】电压峰值不变，则电源电压的有效值就不变，当交变电流的频率越大，线圈的自感系数越大时，感抗越大，电流越小，故选D.【答案】 D6．关于低频扼流圈，下列说法中正确的有( )A．这种线圈的自感系数很小，对直流无阻碍作用B．这种线圈的自感系数很大，对低频交流有很大的阻碍作用C．这种线圈的自感系数很大，对高频交流的阻碍作用比对低频交流的阻碍作用更大D．这种线圈的自感系数很小，对高频交流的阻碍作用很大而对低频交流的阻碍作用很小【解析】这种线圈的自感系数较大，且线圈本身有电阻，所以对直流电也有一定的阻碍作用，但较小，A错；低频扼流圈的自感系数较大，它对电流的阻碍作用是“通直流，阻交流”，即对低频交流有较大的阻碍作用，对高频交流电的阻碍作用更强，应选B、C.【答案】BC7．如图2－4－13所示，甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同，则下列说法正确的是( )图2－4－13A．灯L1比灯L2亮B．灯L3也能发光，但亮度最暗C．灯L2和L4亮度相同D．灯L4比灯L1亮【解析】电压表示数相同，说明交流电的有效值相同．甲图中电容器与灯L1串联，电容器对电流有阻碍作用；乙图中电容器与灯L2并联，L2两端电压等于电压表示数；丙图中电容器与灯L3串联且是直流电源，电容器隔直通交，所以没有电流流过灯L3，灯L3不亮；丁图中电容器与灯L1并联，电流全部流过灯L4.综合以上分析，C、D两项正确．【答案】CD8．(2012·资阳高二期末)用电压表检查如图2－4－14所示的电路中的故障，测量U ad ＝5.0 V，U ab＝0，U bc＝5.0 V，U cd＝0.则电路故障可能是( )图2－4－14A．滑动变阻器R1断路B．电容器C被击穿C．电阻R2断路D．电感线圈L断路【解析】当用电压表去判断电路故障时，如果电压表的两接线柱能与电源的两极接通，而与电压表两接线柱相并联的那部分电路没有完全短路，电压表就会有示数．即当电压表有示数时，电源两极与电压表两接线柱间的电路无断点．由题意U ad＝U bc＝5.0 V可知ab、cd 间为通路，A、C错误；若电容器被击穿，则U bc将为零，B错误．故正确选项为D.【答案】 D9. (2013·扬州高级中学高二检测)如图2－4－15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亮度不变，则M、N、L中所接元件可能是( )图2－4－15A．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】当交变电流的频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，由灯1变亮，灯2变暗可知M为电容器，N为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故L为电阻，C正确．【答案】 C10．在如图2－4－16所示电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流；L是一个25 mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R是负载电阻．下列说法中正确的是( )图2－4－16A．L的作用是“通低频，阻高频”B．C的作用是“通交流，隔直流”C．C的作用是“通高频，阻低频”D．通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比【解析】L是一个自感系数很小的高频扼流圈，其作用是“通低频，阻高频”，选项A正确．C是一个电容很小的电容器，在图示电路中，对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗，其作用是“通高频，阻低频”，选项C正确；因电路中无直流电流，选项B错误．由于L对高频交流的阻碍作用和C对高频交流的旁路作用，使得通过R的电流中，低频交流所占的百分比远大于高频交流的百分比，选项D正确．【答案】ACD11．如图2－4－17是可调灯泡亮度的台灯电路示意图，其中电路更合理的是____________．甲乙图2－4－17【解析】乙中调节L可达到调节台灯两端电压的作用，从而调节台灯的亮度．甲图也可调节台灯的亮度，但变阻器要消耗电能，故甲图不合理．【答案】乙12.如图2－4－18所示是电视机电源部分的滤波装置，当输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后，能在输出端得到较稳定的直流电，试分析其工作原理及各电容和电感的作用．图2－4－18【解析】含有多种成分的电流输入到C1两端，由于C1的“通交流，隔直流”功能，电流中的交流成分被旁路，而线圈L有“通直流，阻交流”功能，直流成分电流顺利通过L.一小部分交流通过L，到达C2两端时，C2进一步旁路电流中残余的交流成分，这样就在输出端得到较稳定的直流电，这个直流电供电视机内芯正常工作．【答案】见解析。

2-4 2-5电容器电感器对交流电的作用

总结：电容器在电路中的作用： “隔直流通交流”
2、电容器对交流电的阻碍作用
2、电容器对交流电的阻碍作用
2、电容器对交流电的阻碍作用
总结：
交流电频率越高，容抗越小，对交流电的阻碍作用越小，导通能力越强，电路上形成的充电电流和放电电流越大，灯泡亮度变亮。我们称之为“阻低频通高频”。
电容器在电路中的作：
2—4 电容器在交流电路中的作用
2—5 电感器在交流电路中的作用
思考与猜想：
分别将有效值相等的直流电和正弦交流电加在输入端，三个规格相同的灯泡的发光情况有什么不同？
输入
1、输入直流：L1正常发光、L2正常发光、L3不发光。 2、输入交流：L1正常发光、L2比L1更暗、L3会发光。
一、电容器在交流电路中的作用
隔直流通交流
阻低频通高频
3、电容器在电子技术中的应用
二、电感器在交流电路中的作用
1、电感器对直流电和交流电的作用
（1）电感线圈实质是用电阻较小的导线绕制的螺旋管，通电时，螺旋管内部形成磁场。若通入直流电时，则管内磁感应强度不变，磁通量不变，将不发生感应电动势，对直流电无任何影响，与它相连的用电器正常工作。我们称之为“通直流”。（2）当线圈中通入交流电时，内部磁感应强度随瞬时电流的变化而变化，则磁通量变化，发生感应电动势，该电动势阻碍原电流（即前一章学习的自感现象），与它相连接的用电器通过的电流发生变化（一般是减小）。我们称之为“阻交流”。
1、电容器对直流电和交流电的作用
（1）两板间加直流电时，因为两极板间为绝缘材料，所以电子不可能从两极板间通过，电路中不能形成电流，灯泡不发光。我们称之为“隔直流”。
（2）当两极板间加上交流电时，两板间电势差随电源瞬时电压的变化而变化，由 Q=CU，则两板带电量也随之变化，从而电容器不断地充电、放电，在电路上形成充电电流和放电电流，使灯泡发光。我们称之为“通交流”。

2.4-2.5电容器电感器在交流电路中的作用(精品课件)

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。
以上两种情况下灯泡发光情况有何不同？这说明了什么？ - + 现象：接直流电源时，灯泡不亮； D C
接交流电源时，灯泡亮
直流电不能通过电容器，交流电能够“通过”电容器。
～
结论：电容器有“通交流，隔直流”的作用。
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；放电电流的方向为 a→A →B →b 。
2、旁路电的交流信号中的高频成分旁路滤掉的电容，称做“旁路电容”。其电前级输出的信号容C一般较小。
C
后级输出的信号
13
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？
解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特点，使绝大部分高频成分从C流过。
例2：如图所示，当交流电源的电压（有效值）U＝ 220V、频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同（L无直流电阻）。若将交流电源的频率变为f＝100Hz，则（ AC ） A．A灯比原来亮 B．B灯比原来亮 C．C灯和原来一样亮 D．C灯比原来亮
引入：
在直流电路中，电压、电流和电阻的关系遵从欧姆定律，在交流电路中，如果电路中只有电阻，例如白炽灯、电炉等，实验和理论分析都表明，欧姆定律仍适用。但是如果电路中包括电容、电感，情况就要复杂了。

高中物理教科版选修3-2练习：2-4、5电容器、电感器在交流电路中的作用a Word版含解析

03课堂效果自测1.有一由电阻极小的导线绕制而成的线圈接在交流电源上，如果电源电压的峰值一定，下面哪种情况下，通过线圈的电流最小() A．所加电源的频率为50 HzB．所加电源的频率为100 HzC．所加电源的频率为50 Hz，减小线圈的匝数D．在线圈中放入铁芯，所加电源频率为100 Hz解析：让电流最小，就得让线圈的感抗最大，而线圈的感抗大小与线圈的自感系数和电流频率有关。

增加线圈匝数、在线圈中放入铁芯，都可以增大自感系数，无论是增大自感系数，还是增大电流频率，都可以增大线圈对电流的感抗，减小线圈中的电流，故选项D正确。

答案：D2．下列说法中正确的是()A．感抗仅与电源频率有关，与线圈自感系数无关B．容抗仅与电源频率有关，与电容无关C．感抗、容抗和电阻等效，对不同交变电流都是一个定值D．感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势而对电流的变化产生的阻碍作用解析：由X L＝2πfL，可知选项A错误；由X C＝12πfC，可知选项B错误；由于X L以及X C与f有关，故选项C错误。

答案：D3．如图所示，把电阻R、电感线圈L、电容器C分别串联一个灯泡后，并联接在交流电源的两端，三盏灯亮度相同。

要使灯泡L1变暗、灯泡L2变亮，下列措施中可行的是()A．只减小交流电的电压B．只增大交流电的电压C．只减小交流电的频率D．只增大交流电的频率解析：交流电的频率越大，线圈的阻碍作用越大，电容器的阻碍作用越小。

答案：D4．如图(甲)、(乙)所示，从某一装置中输出的电流既有交流成分，又有直流成分，现要把交流成分输送给下一级，下列有关(甲)、(乙)两图的说法中正确的是()A．应选用(甲)图电路，其中C的电容要大B．应选用(甲)图电路，其中C的电容要小C．应选用(乙)图电路，其中C的电容要大D．应选用(乙)图电路，其中C的电容要小解析：因为电容器起着“隔直流、通交流”的作用，故应选(乙)图电路；又因为电容器的电容越大，容抗就越小，因此选项C正确。

电路中的电容器和电感器的作用

电路中的电容器和电感器的作用电容器和电感器是电路中常见的两种被动元件，它们在电路中起着重要的作用。

本文将详细介绍电容器和电感器的作用，以及它们在电路中的应用。

一、电容器的作用电容器是一种能够储存电荷的元件，它由两个导体板和介质组成。

电容器的主要作用包括：1.1 储存和释放电荷电容器具有储存电荷的特性。

当电容器连接到电源上时，电荷会在它的导体板之间积累，形成电场。

当电容器断开与电源的连接时，电场会引导电荷流动，导致电容器释放储存的电荷。

1.2 调节信号频率在交流电路中，电容器可以通过改变电容器的容值来调节信号频率。

电容器对高频信号的阻抗较小，对低频信号的阻抗较大。

因此，在电路中添加电容器可以实现对信号的频率选择性。

1.3 平滑电源电压电容器可以在电路中平滑电源电压，消除电压的纹波。

它的储能特性使得电容器能够在电源电压下的电压变化较小，确保电路中的电子设备可以获得稳定的电源供电。

1.4 接通和断开电路电容器在开关电路中可以起到接通和断开电路的作用。

当电容器充满电荷时，它可以被连接到电路中，使电路闭合；当电容器被放电时，它可以从电路中断开，使电路打开。

二、电感器的作用电感器是一种通过电流变化来产生磁场并储存能量的元件。

电感器的作用主要有：2.1 产生磁场当电感器通过电流时，会产生一个磁场。

这个磁场可以对相邻的电感器或导体产生感应作用，从而实现电磁感应，并产生电势差和电流。

2.2 储存能量电感器在电路中具有储存能量的能力。

当电流通过电感器时，磁场会储存能量，当电流变化或中断时，电感器会释放储存的能量。

2.3 抑制电流突变电感器可以对电流变化起到阻滞作用。

在直流电路中，电感器会阻碍电流突变，使电流变化平滑。

在交流电路中，电感器对高频信号具有阻抗，从而抑制高频信号的传输。

2.4 滤波和解耦电感器在电路中可以用于滤波和解耦。

通过选择适当的电感器参数，可以滤除无用的频率分量或消除电源或信号中的纹波，提高电路的性能和稳定性。

【金版优课】高中物理教科版选修3-2课件2-4、5电容器、电感器在交流电路中的作用

第二章 4、5
第 5页
教材要点突破题型分类指导课堂效果自测
课后巩固训练
第二章 4、5
第 6页
教材要点突破题型分类指导课堂效果自测
课后巩固训练
(2)实验过程及分析实验操作把开关S接直流电源把开关S接交流电源实验现象实验结论
L1不亮，L2正常恒定电流不能通过电发光两灯都正常发光容器交变电流能够“通过”电容器
第二章 4、5
第27页
教材要点突破题型分类指导课堂效果自测
课后巩固训练
2．交变电流与恒定电流通过线圈时的区别交变电流与恒定电流通过线圈时，受到的阻碍作用不同，交变电流除受电阻的阻碍外，还受线圈的感抗，而恒定电流只受电阻的阻碍作用。
第二章 4、5
第28页
教材要点突破题型分类指导课堂效果自测
[答案] ACD
第二章 4、5
第43页
教材要点突破题型分类指导课堂效果自测
答案：C
第二章 4、5
第39页
教材要点突破题型分类指导课堂效果自测
课后巩固训练
No.2
含电感器、电容器电路的分析
例 2 如图所示电路中，a、b 两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流，L 是一个 25 mH 的高频扼流圈，C 是一个 100 pF 的电容器，R 是负载电阻。下列说法中正确的是( )
频率越高，容抗越小。
1 ③公式：XC＝，单位：欧(Ω)。其中f是交流电的频 2πfC 率，C是电容器的电容。
第二章 4、5
第12页
教材要点突破题型分类指导课堂效果自测
课后巩固训练
1．交变电流“通过”电容器的理解当电容器接到交变电路中时，由于两极板间的电压在周期性地变化，电压升高时，电容器极板上的电荷量增加，形成充电电流，电压降低时，电容器极板上的电荷量减少，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。

电容器在交流电路中的作用上

电容器在交流电路中的作用上首先，电容器在储存和释放电荷方面具有重要作用。

当电容器连接到电源时，电荷会储存在电容器的两个板间。

当电源断开时，电容器中的电荷会逐渐释放。

这种储存和释放电荷的特性使得电容器可以用来提供电路的瞬时电能，例如在照相闪光灯中。

当电容器充电时，电荷在其中积累，而在启动闪光灯时，电容器会释放储存的电荷，从而提供高亮度的光。

其次，电容器在平滑电流或电压方面也非常重要。

在交流电路中，电流或电压的值通常是变化的。

然而，有时候我们需要一个稳定的电流或电压。

这时，电容器可以充当平滑器。

当电容器连接到电路中时，它可以接收来自电路的波动电流或电压，然后在需求时将其释放。

这样，电容器可以减小电流或电压的波动，并产生一个稳定的输出。

这个特性在电源滤波器中被广泛应用。

此外，电容器还用于调整电路的谐振频率。

谐振频率是指当电路中电感和电容等元素的参数满足一定条件时，电路会产生最大振幅的频率。

通过调整电容器的容值，可以更改电路的谐振频率。

这种特性在无线电和无线通信系统中非常重要，可以帮助电路实现理想的频率选择和滤波。

此外，电容器还有其他一些应用。

例如，在电子滤波器中，电容器可以根据频率选择性地通过或阻塞电流。

在电源管理电路中，电容器可以用来存储电能并在需要时释放。

在触摸屏和电容式传感器中，电容器可以检测到人体或其他物体的接近并产生相应的信号。

此外，电容器还用在电力因数校正、电力传输和电磁干扰过滤等领域。

总之，电容器在交流电路中起着多种重要作用。

它们可以储存和释放电荷，平滑电流或电压，调整谐振频率，并在各种应用中提供更稳定和有效的电路工作。

因此，了解和掌握电容器在交流电路中的应用是电子工程领域的关键一步。

高中物理 2.4+5 电容器在交流电路中的应用电感器在交流电路中的应用同步备课课件教科版选修32

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测
菜单
JK ·物理选修3-2
教
课
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•步骤7：完成“探究
动探究
3”(重在讲解规律方法
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堂双基达
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JK ·物理选修3-2
教
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法分析
•步骤8：指导学生完成
动探究
【当堂双基达标】，验
教
当
学方
证学习情况
教
课
学
堂
教
互
法分析
• ②泡实不验亮现；象接：通电__路__中__串电有源电时容，器灯时泡，亮接．通____直__流电源，灯
动探究
• ③实验结论：交流
• _________能够通过电容器，_______不能通过电容器．
教
当
学方
• ④电交容变器电导流通交流电的实质
直流电
堂双
案 • 电容器接入交变电路时，使电容器反复地______和
JK ·物理选修3-2
教学
•4
电容器在交流电路中的作
课堂
教法
用
互动
分析
5
电感器在交流电路中的作用
探究
教师用书独具演示
教
当
学
堂
方
双
案
基
设计
• ●课标要求
达标
• 1．了解电容器和电感器对交变电流的阻碍作用及其产生原因．

高中物理第二章交变电流 45 电容器、电感器在交流电路中的作用学案教科版选修32

4-5 电容器、电感器在交流电路中的作用[目标定位] 1.通过实验了解电容、电感对交变电流的阻碍，能够分析简单电路中的电容、电感的作用.2.知道感抗、容抗，了解感抗、容抗与哪些因素有关.一、电容器在交流电路中的作用1.电容器对交流电的导通作用(1)实验电路(如图1)：图1(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.电容器对交流电的阻碍作用图2(1)容抗①定义：电容器对交变电流阻碍作用的大小.②影响因素：电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小.(2)应用①隔直电容：如图2，直流不能通过电容器C，只能经电阻R形成回路.②旁路电容：如图3，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.图3深度思考(1)交变电流为什么能“通过”电容器？(2)电容器为什么会对交变电流有阻碍作用？答案(1)把交流电源接到电容器两个极板，电容器交替进行充电和放电，于是电路中就有了电流，好像是交变电流“通过”了电容器，但实际自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质.(2)对于在导线中形成电流的自由电子来说，当电源的电动势推动它们向某一方向做定向运动时，电容器两极板上积聚的电荷就阻碍它们向这个方向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用.例1如图4所示，电路由交流电源供电，最大电压保持不变，如果交变电流的频率升高，则下列说法中正确的是( )图4A.电容器上的电荷量最大值增大B.电容器的容抗增大C.电路中灯泡的亮度变亮D.电路中灯泡的亮度变暗解析当交变电流的频率升高时，电容器的容抗减小，灯泡的亮度变亮，灯泡两端的电压变大，故选项C正确，选项B、D错误；由Q＝CU可知，选项A错误.答案 C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.例2如图5甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“～～～”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“—”表示.关于两图中负载电阻R上得到的电流特征是( )图5A.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得到的是低频成分D.图乙中R得到的是高频成分解析当交变电流加在电容器上时，有“通交流，隔直流，通高频、阻低频”的特性，甲图中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A正确，B错误；乙图中电容器能通过交流高频成分，阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误.答案AC电容器对交流电的阻碍作用概括为“通交流、隔直流；通高频，阻低频”.二、电感器在交流电路中的作用1.实验探究：(如图6所示)图6该实验中直流电源的电压与交流电电压的有效值相等.(1)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.(填“亮些”或“暗些”)(2)实验结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用.2.感抗：(1)定义：电感器对交变电流阻碍作用的大小.(2)影响因素：线圈的自感系数越大，交流的频率越高，感抗越大.(3)感抗的应用类型低频扼流圈高频扼流圈区别自感系数较大较小感抗大小较大较小作用通直流、阻交流通直流、通低频、阻高频深度思考电感器为什么对交变电流有阻碍作用？答案电感器的阻碍作用是由交变电流通过线圈时的自感电动势引起的，自感系数越大，交变电流的频率越高，自感电动势越大，对电流的阻碍作用越大.例3在如图7所示的电路中，L为电感线圈，D为灯泡，电流表的内阻为0，电压表的内阻无限大，交流电源的电压为u＝2202sin (100πt) V.若保持电压的有效值不变，只将电源的频率改为100Hz，下列说法中正确的是( )图7A.电流表的示数增大B.电压表的示数增大C.灯泡变暗D.灯泡变亮解析由u＝2202sin (100πt) V，可得电源原来的频率为f＝ω2π＝100π2πHz＝50Hz，当电源的频率由原来的50Hz增大为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D的电阻是一定的，电流减小时，灯泡D实际消耗的电功率P＝I2R减小，灯泡D变暗，选项C正确，选项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D两端的电压为U D，则电源电压的有效值为U＝U L＋U D，因U D＝IR，故电流I减小时，U D减小，因电源电压的有效值保持不变，故U L＝U－U D增大，选项B正确.答案BC线圈对交变电流感抗的大小不仅与线圈自身(自感系数)有关，还与交变电流的频率有关.交流电的频率越大，感抗越大.三、电阻、感抗、容抗的作用及区别1.容抗的大小除了与电容自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关.若用X C表示容抗，则X C＝12πfC.2.感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关，若用X L表示感抗，则X L＝2πfL.3.电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身.例4如图8所示，当交流电源电压恒为220V，频率为50Hz时，三只灯泡A、B、D的亮度相同，若将交流电的频率改为100Hz，则( )图8A.A灯最暗B.B灯最暗C.D灯最暗D.三只灯泡的亮度依然相同解析当交变电流的频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，所以A灯变暗，B 灯变亮，D灯亮度不变，故A正确.答案 A电感器、电容器对交变电流的阻碍作用与交变电流的频率有关，而电阻对交变电流的阻碍作用和交变电流的频率无关.1．(容抗及其应用)在如图9所示电路中，交变电源是有效值为220 V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( )图9A．等于220 V B．大于220 VC．小于220 V D．等于零答案 C解析虽然交变电流能通过电容器，但对交流有阻碍作用，电容器的容抗与电阻串联，根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压，而电压表测的是电阻两端的电压，故选项C正确．2.(感抗及其应用)(多选)如图10所示的实验电路中，若交流电压的有效值与直流电压相等，S为双刀双掷开关，下列叙述中正确的是( )图10A.当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗B.当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮C.S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出来时灯变亮D.S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时灯变暗答案AC解析线圈对恒定电流无感抗，对交变电流有感抗，并且有铁芯时感抗变大.故选项A、C正确.3.(感抗、容抗的区别)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，我们采用了如图11所示的装置电路，其中代号a、b应选择的元件是( )图11A.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是高频扼流圈答案 D解析a应该将高频成分旁路掉，所以应该用电容较小的电容器；b应该让低频成分通过，所以应该用高频扼流圈.故选项D正确.4.(电阻、感抗、容抗的区别)如图12所示，把电阻R、电感线圈L、电容器C并联到一交流电源上，三个电流表的示数相同.若保持电源电压大小不变，而将频率降低，则三个电流表的示数I1、I2、I3的关系是( )图12A.I1＝I2＝I3B.I1>I2>I3C.I2>I1>I3D.I3>I1>I2答案 C解析在交流电路中，当频率减小时，电阻对交流的阻碍作用不变，电感线圈对交流的阻碍作用(感抗)减小，电容器对交流的阻碍作用(容抗)增大.电流与电压、电阻(感抗、容抗)的关系符合欧姆定律.所以R支路电流I1不变，L支路电流I2增大，C支路电流I3减小，选项C 正确.题组一容抗及其应用1.(多选)对电容器能通交变电流的原因，下列说法正确的是( )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答案BD解析电容器实质上是通过反复充、放电来实现通电的，并无电荷通过电容器.2.如图1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( )图1A.电容器电容增加B.电容器电容减小C.灯变暗D.灯变亮答案 D解析由C＝εr S4πkd可知，C与f无关，故C不变，A、B错误.交变电流的频率增加，容抗变小，电流变大，故D正确.3．(多选)如图2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，那么有关各元器件作用的说法，正确的是( )图2A．C1为高频旁路电容器，交流高频成分被该电容器大量分流B．R为滑动变阻器，它的滑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器输出D．C1的电容较大，C2的电容较小答案ABC解析据题意，欲得到交流低频，则高频交流应通过C1滤掉，直流自然不能通过C2到达输出端，因此C1的作用是高频旁路，其电容应较小；R是起调节输出电压的作用；C2的作用是隔直流，通低频交流，因此其电容较大．题组二感抗及其应用4.如图3所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是( )图3A.等于220VB.大于220VC.小于220VD.等于零答案 C解析电感线圈对交变电流产生感抗，具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的作用，故C正确.5.一个灯泡通过一个线圈与一交流电源相连接，如图4所示.将一铁块插进线圈之后，该灯将( )图4A.变亮B.变暗C.没有影响D.无法判断答案 B解析插入铁块改变了电感的自感系数，自感系数增大，感抗增大，降落的电压增大，灯泡上的电压减小，所以灯变暗.6．如图5所示，两个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．第一位同学的方法小灯泡消耗的电能为W1，第二位同学的方法小灯泡消耗的电能为W2，它们相比较( )图5A．W1＝W2B．W1>W2C．W1<W2D．不能比较答案 B解析ab棒匀速运动时，产生的感应电动势是恒定的，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，故选项B正确．题组三电阻、感抗和容抗的区别7．电源的电压与交流电压的有效值相同，自感线圈的直流电阻不计，则灯泡发光最亮的图是下图中的( )答案 D解析电容C、电感L都对交变电流有阻碍作用，故A、B两图中灯不是最亮的；C图中灯被短路，灯泡不亮；D图中电容C有隔直流作用，所以D中灯泡最亮．8.(多选)如图6所示的电路中，A、B、C三灯亮度相同，电源为220V、50Hz的交流电源，以下叙述中正确的是( )图6A.改接220V、100Hz的交流电源时，A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变B.改接220V、100Hz的交流电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯变亮C.改接220V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变D.改接220V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗答案AC解析增加交流电源的频率时，感抗增大，容抗减小，电阻的阻值不变.故A灯变亮，B灯变暗，C灯不变，故A正确，B错误；改为直流电源时，电容断路，A灯熄灭，电感L无感抗，B灯更亮，电阻R阻值不变，C灯亮度不变.9.如图7所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮.当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是( )A.与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈B.与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器C.与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器D.与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管答案 B解析由a、b接直流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点可判断，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确.10.(多选)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8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像分别如图a、b、c所示，则以下判断中正确的是( )图8A.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解析根据a图可知，有瞬时充电电流，稳定后电路中无电流，说明AB间是电容器，充电完毕，电路为开路，故A正确.根据b图可知，BC间的元件阻碍电流的增大，但是稳定后电流恒定，符合电感线圈的特点，所以BC间是电感线圈，故B正确.根据c图，接通电路后，电流马上达到稳定值，说明CD间是定值电阻，故C错误，D正确，故选A、B、D.11.如图9所示是一种电风扇减速器电路.通过改变开关S跟0～5间的6个触点的接触，实现对电风扇电动机M的转速控制.请说明它的调速原理.答案见解析解析当开关S接到触点0时，电路断开，风扇不转；当S接到触点1时，电路不经过线圈，电动机转速最大；当S分别接到触点2、3、4、5时，连入电路的线圈匝数逐渐增加，感抗逐渐增大，电动机转速逐渐减小.。

《2.4-5 电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用》精品教学案教科版选修3-2

学案5 电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用[学习目标定位] 1.通过演示实验了解电感器和电容器对交变电流的阻碍和导通作用.2.知道感抗和容抗的物理意义以及与哪些因素有关.3.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用．1．线圈的横截面积，匝数越多，线圈的自感系数，线圈有铁芯比无铁芯时自感系数．2．平行板电容器的电容决定式C ＝εrS 4πkd ，电容的定义式C ＝QU.3．由于导体线圈而产生的电磁感应现象叫自感现象．一、电容器对交流电的导通作用电容器接入交变电路中时，电容器反复地和，形成交变电流，表现为交流“通过”了电容器．二、电容器对交流电的阻碍作用1．容抗：电容器对交流电的作用称为容抗． 2．电容，交流电的频率越低，容抗越大．三、电容器在电子技术中的应用1．隔直电容：如图1甲，直流不能通过电容器C ，只能经电阻R 形成回路．2．旁路电容：如图乙，C 的电容较小，信号不能通过，但干扰信号可以通过．图1四、电感器对交流电的阻碍作用1．感抗：电感器对交流电的作用称为感抗．2．线圈的电感(即自感系数L)越，交流电的频率越，感抗越大．五、电感器在电子技术中的应用1．低频扼流圈：直流、交流． 2．高频扼流圈：低频、高频．一、电容器对交流电的阻碍作用[问题设计]如图2甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，观察灯泡的发光情况．图2(1)分析电容器能通交流的原因．(2)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？(3)在图乙中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度会有什么变化？[要点提炼]1．电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器．2．电容器对交变电流的阻碍作用：电源电压推动自由电荷定向移动时，电容器极板上积累的电荷会阻碍自由电荷向此方向定向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用．3．决定容抗的两个因素：电容器的和交流电的．4．电容器在电路中的作用：通流，阻流，通频，阻频．二、电感器对交流电的阻碍作用[问题设计]如图3所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，取直流电源的电压与交流电压的有效值相等．图3(1)对比两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？(2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？[要点提炼]1．电感器的感抗是由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．感抗的两个决定因素：(1)线圈的；(2)交变电流的．3．电感线圈在电路中的作用(1)通流，阻流；(2)通频，阻频．一、对容抗的理解例1如图4所示，接在交流电源上的灯泡正常发光，以下说法正确的是()图4A．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，灯泡变暗二、对感抗的理解例2如图5所示的实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下面叙述正确的是()图5A．当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗B．当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮C．S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮D．S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗三、电阻、感抗、容抗的对比例3如图6所示，电路中完全相同的三只灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220 V、50 Hz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60 Hz，则发生的现象是()图6A．三灯亮度不变B．三灯均变亮C．L1亮度不变、L2变亮、L3变暗D．L1亮度不变、L2变暗、L3变亮四、电感器、电容器在电路中的应用例4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，经放大后送到下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输送到再下一级，可以采用如图7所示电路，其中a、b 应选择的元件是()图7A．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1．(对容抗的理解)如图8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大时()图8A．电容器电容增大B．电容器电容减小C．灯变暗D．灯变亮2.(对感抗的理解)在如图9所示的电路中，L为电感线圈，灯泡的电阻为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()图9A．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3．(电阻、感抗、容抗的对比)如图10所示，三个灯泡相同，而且足够耐压，电源内阻忽略．单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时()图10A．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，乙灯最亮学案7 电能的输送[学习目标定位] 1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题．1．电阻定律：在温度不变时，同种材料的导体，其电阻R 与它的长度l 成，与它的横截面积S 成，导体电阻与构成它的材料有关，即R ＝ρlS .2．电功率P ＝，热功率P ＝ . 3．理想变压器原、副线圈的三个关系： P 原＝，U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1.一、电能输送中的电压损失和电能损耗1．如图1所示，U 损＝，P 损＝ .图12．无论是为减小电压损失还是减小能量损耗，都要求使用送电．二、远距离输电系统远距离输电的基本原理：在发电站内用变压器，然后进行远距离输电，在用电区域通过变压器降到所需的电压．三、直流输电当交流输电功率很大时，、引起的电压及损失很大，所以现在有些大功率输电线路已经开始采用直流输电．现代的直流输电，只是在这个环节中使用直流．一、电能输送中的电压损失和电能损耗 [问题设计]如图2所示，假定输电线路中的电流是I ，两条导线的总电阻是r ，在图中把导线电阻集中画为r ，输送功率为P ，发电厂输出的电压为U.那么：图2(1)远距离大功率输电面临的困难是什么？(2)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么？ (3)为什么远距离输电必须用高压呢？[要点提炼]输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为R ，电流为I) 1．电压损失输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值．ΔU ＝U －U′＝IR. 2．功率损失(1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率ΔP ＝I2R. (2)若输电线上损失的电压为ΔU ，则功率损失还可以表示为ΔP ＝ΔU2R ，ΔP ＝ .3．减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻由R ＝ρlS可知，距离l 一定时，使用电阻率小的材料，导体横截面积可减小电阻．(2)减小输电电流I由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流．二、远距离输电电路中的各种关系 [问题设计]某发电站向远处送电的示意图如图3所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路．图3(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计)．(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？[要点提炼]远距离输电问题的分析1．解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，参考图3，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．2．分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源．3．综合运用下面三方面的知识求解 (1)能量守恒：P ＝U1I1＝U2I2＝P 用户＋ ΔP ＝I 22RP 用户＝U3I3＝U4I4.(2)电路知识：U2＝＋U3 ΔU ＝I2R(3)变压器知识：U1U2＝I2I1＝n1n2U3U4＝I4I3＝n3n4. 其中ΔP ＝I2R ，ΔU ＝I2R 往往是解题的切入点．一、输电线上功率损失的计算例1 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦． (1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的比例是多少？(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的比例是多少？二、远距离输电问题例2发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户，则：(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接将电送到用户，求用户得到的电压和功率．1．(输电线上功率损失的计算)中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。

高中物理第2章交变电流45电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用教师用书教科版选修3_2

4．电容器在交流电路中的作用5．电感器在交流电路中的作用[先填空]1．电容器对交流电的导通作用(1)实验电路(如图241)图241(2)实验现象：电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源时，灯泡亮．(3)实验结论：交变电流能够通过电容器，直流电不能通过电容器．(4)电容器导通交流电的实质电容器接入交变电路时，使电容器反复地充电和放电，使电路中形成交变电流．2．电容器对交流电的阻碍作用(1)容抗：电容器对交流电的阻碍作用称为容抗．(2)容抗大小的影响因素容抗的大小跟电容和交流电的频率有关．电容越小、频率越低，容抗越大，容抗大小的公式是X C＝12πfC.(3)电容的作用：通交流，隔直流，通高频，阻低频．3．电容器在电子技术中的应用(1)隔直电容：利用了电容器通交流、隔直流的性质．只让交流信号通过而直流成分不能通过．如图242甲所示．(2)旁路电容：利用了电容器对高频电流阻碍小而对低频电流阻碍作用大的特性．低频信号不能通过而高频干扰信号可以通过，如图242乙所示．甲乙图242[再判断](1)对于同一个电容器，容抗可以发生变化．(√)(2)在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器．(√)(3)电容器的电容越大，容抗越大．(×)[后思考]电阻、容抗对电流的阻碍作用相同吗？【提示】不同．电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同，与交流电的频率无关；而容抗对交流电的阻碍作用与交流电的频率有关，频率越高，阻碍作用越小．[合作探讨]探讨1：试解释为什么交变电流能够“通过”电容器．【提示】电容器接到交流电源上，电压升高时，电容器极板上的电荷量增加，形成充电电流；电压降低时，电容器极板上的电荷量减少，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．探讨2：从能量转化的角度分析交变电流通过电容器时能量的转化情况．【提示】当电容器充电时，电能转化为电场能，当电容器放电时，电场能转化为电能，电能和电场能不断地相互转化．[核心点击]1．对电容器容抗的理解(1)产生原因：电容器的极板充电带有电荷后，会产生阻碍电流的反向电压，从而对继续充电产生阻碍作用．(2)相关因素：①电容：电容器的电容越大，充电过程中两极间电压增长越慢，对继续充电阻碍作用越小．②频率：交流电频率越高，电流方向变化越快，对继续充电的阻碍作用越小．2．电容器在电子技术中的两种应用(1)隔直电容器：如图243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243图244(2)高频旁路电容器：如图244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．1．电容对交变电流影响的下列说法中，错误的是( )A．交变电流能通过电容器B．电容器具有通直流、阻交流的作用C．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的作用D．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【解析】电容器“通交流、隔直流”，但对交流电有阻碍作用，电容越大，频率越高，容抗越小，所以选项A、C、D均正确，B错误．【答案】 B2．(多选)如图245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( )【导学号：31310100】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245【解析】由频率增大可知，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A、D两项正确．【答案】AD3.(多选)如图246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．使交变电流频率减小，灯泡变暗图246【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；减小电容器两板正对面积，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】ACD1．电容器通交变电流的实质是充放电．2．决定容抗大小的因素：电容器电容的大小和电源的频率．交变电流的频率越高，容抗越小；交变电流的频率越低，容抗越大．[先填空]1．电感器对交流电的阻碍作用(1)感抗：表示电感器对交流电阻碍作用的大小．(2)感抗的形成原因交流电通过线圈时，由于自感作用产生了自感电动势，自感电动势要阻碍电流的变化，这样就形成了对电流的阻碍作用．(3)影响感抗大小的因素线圈的电感(即自感系数L)越大，交流电的频率越高，对交流电的阻碍作用越大，即感抗越大．感抗大小的公式是X L＝2πfL.2．电感器在电子技术中的应用(1)低频扼流圈特点：电感较大、电阻较小，感抗较大．对低频交流电产生较大的感抗．作用：可用来“通直流、阻交流”．(2)高频扼流圈特点：匝数较少，自感系数较小，感抗较小，对高频交流电产生较大的感抗．作用：“通低频、阻高频”．[再判断](1)电感器的感抗只由线圈本身决定．(×)(2)电感器对直流电的阻碍作用也较大．(×)(3)电感器对直流没有阻碍作用，对所有交流电的阻碍作用都一样．(×)[后思考]电感线圈对交变电流的阻碍作用为什么随线圈的自感系数、交变电流的频率的增大而增大？【提示】电感线圈的阻碍作用是由交变电流通过线圈产生的自感电动势引起的，自感系数越大时产生的自感电动势也越大；交变电流的频率越高，电流的变化率也越大，感应电动势也就越大，所以阻碍作用就越大，感抗也就越大．[合作探讨]探讨1：在忽略线圈电阻的情况下，电感线圈对恒定电流有阻碍作用吗？【提示】由于恒定电流的大小、方向不发生变化，在线圈中不会产生自感电动势，在忽略线圈电阻的情况下，电感线圈对恒定电流不会产生阻碍作用．探讨2：分析交变电流通过电感线圈时能量转化的情况．【提示】变化的电流通过电感线圈时，电能与磁场能不断地相互转化．若为纯电感电路，没有焦耳热产生，只有电能与磁场能的转化．[核心点击]1．电感器由导线绕成的各种形状的线圈，电感器用字母“L”及电路符号“”表示．2．电感对交变电流的阻碍作用的成因交变电流通过电感器时，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，故电感器表现出对交变电流的阻碍作用．3．扼流圈及其作用(1)低频扼流圈，线圈绕在铁芯上，匝数为几千甚至超过一万，自感系数较大，对低频电流感抗也较大，所以有“通直流、阻交流”的作用．(2)高频扼流圈，线圈绕在铁氧体芯上，匝数有几百或几十，自感系数较小，只对高频电流有较大的阻碍作用，对低频电流和直流阻碍都很小，所以有“通直流、通低频，阻高频”的作用．4．(多选)电感对交变电流的影响的以下说法中，正确的是( )A．电感对交变电流有阻碍作用B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗C．电感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【解析】电感对交流电有影响，其阻碍作用的大小和线圈的自感系数L、交流电的频率f有关，L越大，f越高，阻碍作用越大，故选项A、B、D均正确．【答案】ABD5．(2016·成都高二检测)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( )【导学号：31310101】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，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，而且有线圈的阻碍作用(感抗)．阻碍作用增大，电流减小．【答案】 B6.(多选)在如图247所示的电路中，L为电感线圈，L1为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无穷大，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60 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．灯泡变亮D．灯泡变暗图247【解析】由u＝220 2sin 100πt V，可知电源原来的频率为f＝ω2π＝100π2πHz＝50 Hz.当电源频率由原来的50 Hz增为60 Hz时，线圈的感抗增大；在电源电压有效值不变的情况下，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D正确，C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 L1，则电源电压的有效值为U＝U L＋U L1.因U L1＝IR，故电流I减小时，U L1减小，因电源电压有效值保持不变，故U L＝U－U L1增大，选项B正确．【答案】BD1．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，还与电流的频率有关，电流的频率越大感抗就越大．。

第二章 4 电容器在交流电路中的作用-5 电感器在交流电路中的作用

4 电容器在交流电路中的作用5 电感器在交流电路中的作用 [学习目标] 1.了解电感器和电容器对交变电流的阻碍和导通作用.2.知道感抗和容抗的物理意义以及与哪些因素有关.3.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用．一、电容器在交流电路中的作用1．电容器对交流电的导通作用电容器接入交流电路中时，由于两极板间的电压在周期性地变化，使电容器反复地充电和放电，虽然电容器的两极板间并没有电流通过，但在连接电容器的电源和电路中形成交变电流．2．电容器对交流电的阻碍作用(1)容抗：电容器对交流电的阻碍作用．(2)影响因素：电容器的电容和交流电的频率．电容越小，容抗越大；频率越低，容抗越大．3．电容器在电子技术中的应用在电子技术中，常用的电容器有隔直电容和旁路电容．二、电感器在交流电路中的作用1．电感器对交流电的阻碍作用(1)感抗：电感器对交流电的阻碍作用的大小．(2)影响因素：线圈的电感(即自感系数L )越大，交流电的频率越高，线圈对交流电的阻碍作用越大，即感抗越大．2．电感器在电子技术中的应用两种扼流圈⎩⎪⎨⎪⎧低频扼流圈，主要作用“通直流，阻交流”.高频扼流圈，主要作用“通低频，阻高频”.1．判断下列说法的正误．(1)线圈的匝数越多，对同一个交变电流的阻碍作用就越大．( √ )(2)线圈对交变电流的阻碍作用随着交变电流的频率的增大而减小．( × )(3)电流通过电容器，并不是电荷穿过电容器两极板间的绝缘层到达另一极板，而是电容器不断地充、放电的表现．( √ )(4)电容器的电容越大，对同一交变电流的阻碍作用就越大．( × )2．在频率为f的交变电流电路中，如图1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，则通过R的电流有效值________，通过C的电流有效值________，通过L的电流有效值________．(选填“不变”“变大”或“变小”)图1答案不变变大变小一、电容器对交变电流的阻碍作用如图2甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上．图2(1)观察灯泡的发光情况，并分析原因．(2)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？(3)在图乙中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度会有什么变化？说明了什么？答案(1)题图甲中的灯泡不亮，题图乙中的灯泡亮．题图甲中的电源是直流电源，电容器在电路中是断路，电路中没有电流，灯泡不亮．题图乙中的电源是交流电源，把交流电源接到电容器两个极板上后，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，灯泡就亮了，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)灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用．(3)电容越大，灯泡越亮；频率越高，灯泡越亮．电容器的电容和交变电流的频率都对电容器对交变电流的阻碍作用有影响．1．电容器对交变电流的阻碍作用：电源电压推动自由电荷定向移动，而电容器两极板上积累的电荷抗拒自由电荷的定向移动，从而使电容器对交变电流有阻碍作用．2．电容器的电容越大，交流电的频率越高，容抗越小．3．电容器在电路中常见的作用有两种：隔直电容器：通交流，隔直流．高频旁路电容器：通高频，阻低频．例1(多选)如图3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3A．电流表示数增大B．电压表示数增大C．灯泡变暗D．灯泡变亮答案AD解析由交流电源的频率增加可知，容抗减小，电流增大，电流表示数增大，灯泡两端电压增大，电压表示数变小，灯泡因功率增大而变亮，故选A、D.例2(多选)图4甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“～～～”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示．关于两图中负载电阻R上得到的电流特征说法正确的是()图4A．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得到的是低频成分D．图乙中R得到的是高频成分答案AC解析当交变电流加在电容器上时，电容器有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，题图甲中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A正确，B错误；题图乙中交流高频成分能通过电容器，电容器阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误．二、电感器对交变电流的阻碍作用如图5甲、乙所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到有效值等于直流电源电压的交流电源上．图5(1)两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？(2)图乙中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？答案(1)图甲中灯泡比图乙中灯泡更亮，说明电感器对交变电流有阻碍作用．(2)不论是换用自感系数更大的线圈还是调换频率更高的交流电源，灯泡均变得更暗，说明线圈感抗增大了．1．交变电流通过电感器时，由于电流时刻在变化，在线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍原电流的变化，故电感器对交变电流产生阻碍作用．2．线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈的感抗就越大．例3(多选)如图6所示实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下面叙述正确的是()图6A．当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗B．当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮C．S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮D．S掷向c、d，电源电压有效值不变，而使频率减小时，灯变暗答案AC解析线圈对直流无感抗，对交变电流有感抗，当交流电频率减小时，感抗变小，灯变亮；有铁芯时感抗更大，故把铁芯抽出时灯变亮．三、电阻、感抗、容抗的对比1．容抗的大小除了与电容自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关．若用X C表示容抗，则X C＝12πfC.2．感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关．若用X L表示感抗，则X L＝2πfL.3．电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身．例4(多选)(2018·成都市检测)如图7所示的电路中，A、B、C三灯亮度相同，电源为220 V、50 Hz的交流电源，以下叙述中正确的是()图7A．改接220 V、100 Hz的交流电源时，A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变B．改接220 V、100 Hz的交流电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯变亮C．改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变D．改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗答案AC解析增加交流电源的频率时，感抗增大，容抗减小，电阻的阻碍作用不变，故A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变，故A正确，B错误；改接直流电源时，电容器相当于断路，A灯熄灭，线圈无感抗，B灯更亮，电阻R阻碍作用不变，C灯亮度不变，故C正确，D错误．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．1．(容抗的理解)如图8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 的示数增大，可行的办法是()图8A．使发电机F的转速增大B．使发电机F的转速减小C．在平行板电容器间换用相对介电常数较小的电介质D．使电容器两极板间的距离增大答案 A解析当发电机转速增大时，交变电流的频率增大，电容器容抗减小，且发电机输出的交变电流的有效值变大，电流表A的示数增大，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用相对介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A的示数减小，C、D项错误．2．(感抗的理解) (多选)在如图9所示的电路中，L为电感线圈，灯泡的电阻值为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()图9A．电流表示数增大B．电压表示数增大C．灯泡变暗D．灯泡变亮答案BC解析由u＝2202sin 100πt (V)，可得电源原来的频率f＝ω2π＝100π2πHz＝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，在电压有效值不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误；灯泡的电阻值R是一定的，电流减小时，灯泡实际消耗的电功率(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，故电流I 减小时，U R减小，因电源电压的有效值保持不变，故U L＝U－U R增大，选项B正确．3．(电阻、感抗、容抗的对比)(2019·抚顺市六校高二下期末)在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，外电路如图10所示，其中三个灯泡都可视为阻值相等的定值电阻，如果线圈在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴匀速转动，角速度为ω时灯泡L1最亮，灯泡L2、L3一样亮，现将线圈转动的角速度增大到2ω，则下列说法中正确的是()图10A．灯泡L1最亮，灯泡L3次之，L2最暗B．灯泡L1最亮，灯泡L2次之，L3最暗C．灯泡L1最亮，灯泡L2、L3一样亮D．灯泡L3最亮，灯泡L1次之，L2最暗答案 A解析当线圈转动的角速度变大时，感应电动势的最大值变大，交流电的频率变大，则电感线圈对交流电的感抗增大，电容器对交流电的容抗减小，灯泡L1最亮，灯泡L3次之，L2最暗，A正确．4．(电阻、感抗、容抗的对比)(多选)如图11所示的电路中，a、b两端连接的交流电源中既含高频交流，又含低频交流，L是一个25 mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R 是负载电阻，下列说法正确的是()图11A．L的作用是“通低频，阻高频”B．C的作用是“通低频，隔高频”C．C的作用是“通高频，阻低频”D．通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比答案ACD解析因为电感器L是一个高频扼流圈，“通低频，阻高频”，选项A正确；C是一个电容较小的电容器，所以对低频的交流容抗较大，选项C正确，B错误；根据分析可知通过电阻R的电流中，低频交流所占百分比远远大于高频交流所占的百分比，选项D正确．考点一电容器对交变电流的阻碍作用1．(2018·天一中学期中)在交流电路中，要减小平行板电容器的容抗，可以()A．减小两极板的正对面积B．减小极板间的距离C．适当增大交变电流的电压D．减小交变电流的频率答案 B解析减小电容器容抗的途径有二：一是增大电容，二是增大频率．要增大电容可增大两极板的正对面积或减小两极板间的距离，故选项A错误，B正确；增大交变电流的电压对容抗无影响，选项C错误；减小交变电流的频率，容抗增大，选项D错误．2．有两个电容分别为C1＝5 μF和C2＝3 μF的电容器，分别加在峰值一定的交流电源上，在下列各种情况下，哪一种情况通过电容器的电流最大()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100 HzD．在C2上所加交变电流的频率为100 Hz答案 C解析电容越大，电流频率越高，容抗越小，电流越容易“通过”电容器．C1>C2,100 Hz>50 Hz，所以C正确．3.在如图1所示电路中，u是有效值为220 V的交流电源，C是电容器，R是电阻．关于理想交流电压表的示数，下列说法正确的是()图1A．等于220 VB．大于220 VC．小于220 VD．等于零答案 C解析交变电流“通过”电容器，电阻R中有电流，电压表的示数不为零；电容器与电阻串联，电容器有容抗，根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压，而电压表测量的是电阻两端的电压，故选项C正确．4．(多选)如图2所示，甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同，则下列说法正确的是()图2A．灯L1比灯L2亮B．灯L3也能发光，但亮度最暗C．灯L2和L4亮度相同D．灯L4比灯L1亮答案CD解析电压表示数相同，说明交流电压的有效值相同．题图甲中电容器与灯L1串联，电容器对电流有阻碍作用；题图乙中电容器与灯L2并联，电压表的示数为灯L2两端的电压；题图丙中电容器与灯L3串联且是直流电源，电容器“隔直流，通交流”，所以没有电流流过灯L3，灯L3不亮；题图丁中电容器与灯L4并联，电压表的示数为灯L4两端的电压，综合以上分析，C、D两项正确．考点二电感器对交变电流的阻碍作用5．(多选)关于电感器对交变电流的阻碍作用，下列说法正确的是()A．电感器对交变电流的阻碍作用的大小用感抗描述B．线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，线圈对交变电流的阻碍作用就越大C．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D．感抗是由线圈的自感现象引起的答案ABD解析描述电感器对交变电流阻碍作用的大小的物理量是感抗，选项A正确；根据感抗X L ＝2πfL可知，线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，线圈对交变电流的阻碍作用就越大，选项B正确；因高频交变电流的频率更高，故低频扼流圈对高频交变电流的阻碍作用更大，选项C错误；因通过线圈中的电流时刻变化，故线圈中会产生自感电动势，即感抗的产生是由线圈的自感现象引起的，选项D正确．6．(多选)对于扼流圈，以下说法正确的是()A．扼流圈是利用电感器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阻碍作用较小，对高频交变电流的阻碍作用很大答案AD7．(2019·大连得胜中学测试)一个灯泡通过一个由粗导线绕制的线圈与一交流电源相连接，如图3所示．若将一铁块插进线圈之后，该灯将()图3A．变亮B．变暗C．没有影响D．无法判断答案 B解析插入铁块z改变了电感线圈的自感系数，使自感系数增大，感抗增大，灯泡两端的电压减小，所以该灯将变暗，故B项正确．考点三电阻、感抗、容抗的对比8．如图4所示，三个相同的灯泡甲、乙、丙足够耐压，电源的内阻可忽略．当单刀双掷开关S接A时，三个灯泡的亮度相同，那么当S接B时()图4A．三个灯泡的高度相同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，乙灯最亮答案 D解析当开关S接A时，由题意知甲、乙、丙三灯所在的支路均有交流电通过，当开关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．9.如图5所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是()图5A．与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈B．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器C．与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器D．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管答案 B解析由a、b接直流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点可判断，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确．10．(2019·南京金陵中学期中)如图6所示的电路，有直流和交流成分的电流通过，为了尽量减少R2上的交流成分，应()图6A．选用自感系数较大的线圈和电容较小的电容器B．选用自感系数较小的线圈和电容较大的电容器C．选用自感系数较小的线圈和电容较小的电容器D．选用自感系数较大的线圈和电容较大的电容器答案 D解析自感系数越大，感抗越大，对交流成分阻碍越大，电容器的电容越大，容抗越小，交流越容易“通过”电容器，通过R2上的交流成分越小．11. (多选)(2018·荆门龙泉中学期末)如图7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()图7A．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，叫高频旁路电容D．上述说法都正确答案BC解析L在此的功能为通直流、阻交流，将低频的交流成分送到下一级，是低频扼流圈，自感系数很大，A错误；C1在此的功能为通交流，隔直流，使直流不能到达下一级电路，叫隔直电容，B正确；C2与输出电路并联，功能为通高频，阻低频，使高频成分能通过，低频成分到达下一级，C2又叫高频旁路电容，C正确；由以上分析可知，D错误．12．(多选)(2017·江苏卷)某音响电路的简化电路图如图8所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则()图8A．电感L1的作用是通高频B．电容C2的作用是通高频C．扬声器甲用于输出高频成分D．扬声器乙用于输出高频成分答案BD解析在电路中电感的作用是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”，在电路中电容的作用是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”，故A错误，B正确．扬声器甲用于输出低频成分，扬声器乙用于输出高频成分，故C错误，D正确．13.在收音机线路中，经天线接收到的电信号中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9所示的装置电路，其中代号a、b应选择的元件是()图9A．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是低频扼流线圈答案 C解析电容器具有“通高频、阻低频”的作用，这样的电容器电容应较小，故a是电容较小的电容器．电感线圈在该电路中要求做到“通低频、阻高频”，所以b是一个高频扼流线圈，故C选项正确．。

选修3-2 2.4、5 电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用

高二物理选修3-2 编制人：胡双华班级姓名学习小组_ __ 评价时间：2012/12/20- 1 -第二章交变电流第4、5节电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用【学习目标】1．了解电感器在交流电路中的作用、感抗和哪些因素相关。

2．了解电容器在交流电路中的作用、容抗和哪些因素相关。

3．激情投入，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。

【重难点】 1、电感和电容对于交流电路和直流电路的作用是不同的。

2、电容和频率对容抗的影响。

【课程内容标准】（1）收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。

（2）通过实验，理解感应电流的产生条件。

举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。

【课前预习案】【使用说明】1、1.先通读教材，熟记并理解本节的基本知识，再完成教材助读设置的问题。

根据发现的问题，再读教材或查阅资料，解决问题。

2.独立完成，限时20分钟。

2、勾划课本并写上提示语．标注序号；完成学案，熟记基础知识，用红笔标注疑问。

（一）教材助读一、复习巩固：1．与自感系数有关的因素有哪些？ 2．电容器充、放电的特点？二、预习：1、感抗的定义？感抗的成因与决定因素是什么？2.低频扼流圈和高频扼流圈对直流的阻碍特点是什么？3、你如何理解电容器“通交流”的现象？4、容抗的定义？容抗的成因与决定因素是什么？5、简单概括电感和电容在电路中的作用。

（二）预习自测1．如图1所示，电键接直流上灯泡的亮度______(填大于、小于或等于)接到交流上灯泡亮度，说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同．电感对交变电流阻碍作用的大小，用__________来表示，线圈的自感系数越大，自感作用就越大，感抗就______；交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越大，感抗______，电感有______________________________的作用．2．如图2所示，开关S 接到直流电源上，观察的现象是灯泡______；接通交变电流源，观察的现象是灯泡____，说明了直流电__________电容器，交变电流能够“______”电容器．电容对交变电流的阻碍作用的大小用______来表示，电容越大，容抗就______；交变电流的频率越高，容抗______，电容器有“________________”的作用．3．电感和电容对交流电的阻碍作用的大小不但跟电感、电容本身有关，还跟交流电的频率有关，下列说法中正确的是( )A ．电感是通直流、阻交流，通高频、阻低频B ．电容是通直流、阻交流，通高频、阻低频[来源学科网ZXXK]C ．电感是通直流、阻交流，通低频、阻高频D ．电容是通交流、隔直流，通低频、阻高频4.在直流电路中，影响电流和电压关系的只有电阻，在交流电路中，影响电流和电压关系的，除了电阻外，还有电感和电容，他们都对交变电流起阻碍作用。

高中物理第二章交变电流2.42.5电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用

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解析答案
2.(感抗的理解)(多选)在如图9所示的电路中，L为电感线圈，灯泡的电阻值为R，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝ 220 2 sin (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
图9
√ A.电流表示数增大B.电压表示数增大
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图1
答案
重点探究
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一、电容器对交变电流的阻碍作用
[导学探究] 如图2甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上.
图2 (1)观察灯泡的发光情况，并分析原因.
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答案
(2)若把图乙中的电容器去掉，变成图
高频扼流圈，主要作用“通低频，阻高频”.
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[即学即用] 1.判断下列说法的正误. (1)线圈的匝数越多，对同一个交变电流的阻碍作用就越大.( √ ) (2)线圈对交变电流的阻碍作用随着交变电流的频率的增大而减小.( × ) (3)电流通过电容器，并不是电荷穿过电容器两极板间的绝缘层到达另一极板，而是电容器不断地充、放电的表现.( √ ) (4)电容器的电容越大，对同一交变电流的阻碍作用就越大.( × )
灯泡均变得更暗，说明线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈
对交流电的阻碍作用越大.
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答案
[知识深化] 交变电流通过电感器时，由于电流时刻在变化，在线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍原电流的变化，故电感器对交变电流产生阻碍作用.
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例3 (多选)如图6所示实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相

2.4__2.5电容和电感在交流电路的作用解析

在直流电流电路中，电压、电流和电阻的关系遵从欧姆定律，在交流电路中，如果电路中只有电阻，例如白炽灯、电炉等，实验和理论分析都表明，欧姆定律仍适用．但是如果电路中包括电感、电容，情况就要复杂了．
§ 4§5电容和电感在交流电路的
作用
• 预习 • 1.什么是感抗？容抗？公式分别是什么？
学习目标： 1、知道电容器能导通交变电流，并且对交变电流有阻碍作用．其阻碍作用的大小与电容值及交流电的频率有关 2、知道电感器可以通过交变电流，并且对交变电流有阻碍作用．其阻碍作用的大小与电感值（自感系数）及交流电的频率有关
(4)、电容器对交变电流的阻碍作用
实验：
a.在前面实验中除去ຫໍສະໝຸດ 容b.换一个电容大的c.升高交变电流的频率实验现象：灯均变亮
实验结论：电容器对交流电路存在阻碍作用，且电容越大、频率越高，阻碍作用越小。
2.容抗（1）反映电容对交流的阻碍作用（2）影响容抗大小的因素电容越大，交流电的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小。（3）公式： X 1 C 2fC 3.应用通交流、隔直流，通高频、阻低频。（1）隔直电容：隔直流，通交流。（2）高频旁路电容：让高频交流信号通过电容，而将低频信号送到下一级。作用：通高频，阻低频。
X L 2fL
3、特性：通直流、阻交流，通低频、阻高频。
（4）应用：
低频扼流圈和高频扼流圈
（a）低频扼流圈：
A、构造：线圈绕在铁心上，匝数多，感抗大 B、作用：“通直流、阻交流” 。
（b）高频扼流圈：
A、构造：线圈绕在铁氧体上，匝数少，感抗小
B、作用：通过低频，阻高频。
小结：
电感对交变电流的作用：