人教版高中物理选修3-2课件-电感和电容对交变电流的影响(25张)-PPT优秀课件

人教版高中物理选修3-2课件： 5.3 电感和电容对交变电流的影响 (共25张PPT)【PPT优秀课件】-精美版
说一说
有些电源输出的电流既有交流成分又有直流成分，而我们
只需要稳定的直流，不希望其中混有太多的交流成分，这时可
以采用图53-3的电路。现在我们又知道，电容具有“隔直流、
通交流”的作用，如果同时使用电感器和电容器，是不是可以
电阻、感抗和容抗的比较
电阻：R = r L
S
对直流和交流均有阻碍作用
通直流、阻交流
感抗：
XL
2fL 通低频、隔直流 通高频、阻低频
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同样，电感也不仅存在于成型的线圏中。下面将 要讲到远距离输电、输电线的电感和电容都很大，它 们造成的损失常常比电阻造成的还要大。
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三、电容器对交变电流的阻碍作用
1、电容对直流电有阻碍作用，交流电没有有阻碍作 用。 通交阻直
2、电容对交流电的阻碍作用的大小用容抗表示。
电容器的电容 C 3、影响容抗大小的因素 交变电流的频率 f
电容越大，交变电流的频率越高，充放电进行得 越快，充放电电流越大，容抗越小。
XC
1
2fC
阻低频，通高频
2、在电子技术中，声音、图像等信号都要变成交变电流来处理。弱的信 号电流往往需要经过几级放大。在某级放大之后，要把信号送到下一级， 但两级的直流工作状态不能相互影响。这时可以在两级之间接入示的电路， 图中的电容称为耦合电容。说一说，这个电路怎样起到了“隔直流、通交 流”的作用。
解：
自
~ 前
级
R
输
入
C
5.3电感和电容对交 变电流的影响
在直流电路中，影响电流跟电压关系的只有电阻。
在交流电路中，影响电流跟电压关系的，除了电 阻外，还有电感和电容。 电阻器、电感器、电容器是交流电路中三种基本元件
演示1
如图所示：电阻R分别接到电压相同的交、
直流电源上，观察两次灯的亮度，说明了什么
道理？
R
R
E
S
S u
流电压与R1 两端大约相
等，交流电
R2
压比R1两端 小很多。
低频扼流线圈有来“通直流，阻交流”。
为什么电感线圈有通直流，阻交流的作用?
L
接通电路，灯缓慢变亮，
通电自感。
E
S
由于通过线圈的电流发生变化产生自感电动势， 电动势对电流的变化产生阻碍作用，频率越高，电流 变化越快，产生的自感电动势越大，阻碍作用越大， 感抗也就越大。
解：
由公式w=2πf知，改换电源后交流电的频率变大， 线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，对电阻没影 响，所以A1示数将増大，A2数将减小，A3示数不变。
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金属极板 （机芯）
金属极板 （外壳）
空气(电介质)
原来，与电源相连的机芯和金属外壳可以看做电 容器的两个极板，电源中的交变电流能够“通过”这 个“电容器”。当用手触摸金属外壳时，可能有一点 点电流经人体流入大地。虽然这点“漏电”一般不会 造成人身伤害，但是为了确保安全，电气设备和电子 仪器的金属外壳都应该接地。
课后习题解答：
1、交流电流表A1，A2，A3分列与电容器C、线圈L和电阻R事联后接在 同一个交流电源上，供电电压瞬时值为U1＝ Umsinw1t，三个电流表各有 不同的读数。现换另一个电源供电，供电电压眸时值为U2＝ Umsinw2t， w2＝2w1。改換电源后，三个电流表的读数是否变化?如果有变化，各是 增还是减小?为什么?
XL 2fL
直流电，可以看成 f=0（频率很低）的交变
电流，这时XL 为0、所以可以通过；当 f 很大时 XL 不为0，阻碍电流通过，所以对高频电流起阻 碍作用。
电感在生产科技中的应用
线圈在电子技术中有广泛应用，有两种扼流圈就 是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的。
①低频扼流圈 构造：线圈绕在闭合的铁芯上，匝 数 N 为几千到几万，自感系数 L 为 几十亨，且线圈的电阻较小。
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电容不仅存在于成型的电容器中、也存在于电路 的导线、元件及机売同。有时候这种电容的影定很大 的当交流的频率很高时更是这样。
使负載电阻R2上的交流成分更少?
试着在图5.3-3的基础上在右侧虚框中画出这样的电路图。
为了尽量减少R2上的交流成分，应该怎样选择线圈的自感
和电容器的电容?
~低频
自
~ 前
级
R
输
入
C向
~后 级 输 出
自
前
级~
~
输
入
向
C
后
~级
~输 高频 出
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3、在电子技术中，从一装置输出的交流常常既有高频成分，又有低频成分。 如果只需要把低频成分输送到下一级装置，可以在下一级电路的输入端并联 个电容器(图5.3-8)。这样，进入下一级的高频成分就很少了。这种电容器叫 做高频旁路电容器。说一说，这个电容器怎样起到高频旁路的作用。
~低频
自
向
解：
前 级
~
~
输
图5.3-2 扼流圈
作用： 对低频交流电有很大的阻碍作用。
即“通直流、阻交流”。
②高频扼流圈 构造：线圈绕在圆柱形的铁氧体 芯上，匝数 N 为几百或几十，自 感系数 L 为几个毫亨。
作用：对低频交变电流阻碍小，对高频交变电流 阻碍大。即“通低频、阻高频”。
分交 均、 有直
流 成
R2两端的直
R1 L
3、影响容抗大小的因素
电容器的电容 C 交变电流的频率 f
电容越大，交变电流的频率越高，充放电进行得越快，充 放电电流越大，容抗越小。
XC
1
2fC
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4、电感在生产科技中的应用
①低频扼流圈 ②高频扼流圈 二、交变电流能够通过电容器 1、电容阻直流：是因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了， 故只有在通电的瞬间有短暂电流。 2、电容通交流：实际上也并没有电荷通过电容器的两个极板间 的绝缘介质，但当交流电压升高时，对电容器充电，有充电电 流，而当交流电压降低时，电容器放电，有放电电流。如此交 替进行。
三、电容器对交变电流的阻碍作用
1、电容对直流电有阻碍作用，交流电没有有阻碍作用。 通交阻直、阻低频，通高频
2、电容对交流电的阻碍作用的大小用容抗表示。
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课堂小结
一、电感器对交变电流的阻碍作用
电阻对交流和直流的阻碍作用相同。
1、电感对直流电没有阻碍作用，交流电有阻碍作用。
通直阻交、通低频、阻高频
2、电感线圈对交流电的阻碍作用的大小用感抗表示。
线圈的自感系数 L
3、影响感抗大小的因素
交变电流的频率 f
线圈的自感系数越大，交变的频率越高，电感对交流的阻 碍作用就越大，也就是感抗越大。
XL 2fL
直流电，可以看成 f=0（频率很低）的交变电流，这时XL 为
0、所以可以通过；当 f 很大时XL 不为0，阻碍电流通过，所以 对高频电流起阻碍作用。
现象：灯的亮度相同。 说明电阻对交流和直流的阻碍作用相同。
演示1
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，电压相 同 。观察两种情况下灯泡的亮度。这个实验说明了
什么？ L
L
E
S
u
S
现象：接直流的亮些，接交流的暗些。
电感对直流电没有阻碍作用（通直） 结论：电感对交流电有阻碍作用（阻交）
例1:
如图所示的电路中，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 V B．大于220 V C．小于220 V D．等于零
电感线圈对交变电流产生感抗
“通直流、阻交流，通低频、阻高频”
演示3
如图所示：把小灯泡与电容器串联起来，先把它
们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上。观察 两种情况下灯泡的发光情况。这个实验说明了什么？
入
C
后
~级
~高频
输 出
电路的输入端输入的电流既有直流成份，又有交 流低频成分和交流高频成分要只把交流的低频成分输 送到下一级，该电路要隔掉直流，通低频，阻高频，C 与输出电路并联，起到通高频，阻低频，使高频成分 能通过，低频成分到达下一级，C又叫高频旁路电容。
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向
~后 级
输
出
电容器具有“隔直流、通交流”的作用，输入 端输入信号中有直流，也有交流，直流电通过电阻R， 电容器阻直流电通过，但交流电可以通过电容器， 则输出端只有交流没有直流。
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C
C
E
S
S u
现象：直流电，灯泡不亮；交流电，灯泡亮了。
电容对直流电有阻碍作用（阻直） 结论：电容对交流电没有阻碍作用（通交）
二、交变电流能够通过电容器
1、电容阻直流：是因为电容器的两个极板被绝缘介质 隔开了，故只有在通电的瞬间有短暂电流。
金属极板 绝缘物质 (电介质)
2、电容通交流：实际上也并没有电 荷通过电容器的两个极板间的绝缘 介质，但当交流电压升高时，对电 容器充电，有充电电流，而当交流 电压降低时，电容器放电，有放电 电流。如此交替进行。
一、电感器对交变电流的阻碍作用
1、电感对直流电没有阻碍作用，交流电有阻碍作用。
通直阻交
2、电感线圈对交流电的阻碍作用的大小用感抗表示。 线圈的自感系数 L
3、影响感抗大小的因素 交变电流的频率 f
线圈的自感系数越大，交变的频率越高，电感对 交流的阻碍作用就越大，也就是感抗越大。
XL 2 fL通低频、阻高频
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使用220V交流电源的电气设备和电子仪器，金属 外売与电源之间都有良好的绝缘，但是，有时候用手 触摸外壳仍会感到“麻手”，用试电笔测试时氖管也 会发发光，这是为什么？
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