高考物理总复习 第43讲 电感和电容对交变电流的影响讲义

第43讲电感和电容对交变电流的影响
知识整合
一、电感对交变电流的作用
1．电感对交变电流起阻碍作用．
(1)线圈的自感系数______，交变电流的频率________，电感对交变电流的阻碍作用越大．
(2)电感线圈对交变电流阻碍作用的大小用________表示，符号：X L.
2．电感在交流电路里的应用——扼流圈．
扼流圈有两种：一种叫做低频扼流圈，线圈的自感系数L很大，作用是“________________”，另一种叫做高频扼圈，线圈的自感系数很小，作用是“__________________”．
二、电容对交变电流的作用
1．电容器对交变电流起阻碍作用．
(1)电容越大、交变电流的频率越高，电容对交变电流的阻碍作用________．
(2)电容器对交变电流阻碍作用的大小用________表示，符号：X C.
2．电容器在电路中表现为“________________________________”．
方法技巧考点1 电感对交变电流的影响
1．电感对交变电流起阻碍作用的原因
当线圈中通过交变电流时，因电流时刻在改变，由电磁感应知识可知，线圈中将产生自感电动势，阻碍电流的变化，故而形成了对交变电流的阻碍作用．
2．电感对交变电流阻碍作用大小的决定因素
电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗来表示，线圈自感系数越大，交变电流的频率越高(交变电流变化得越快)，线圈中自感电动势越大，故阻碍作用越大，即感抗越大．【典型例题1】(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＝2202sin100πt V．若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为25 Hz，下列说法中正确的是( )
C．灯泡变暗D．灯泡变亮
1.如图所示小型发电机可简化为线圈在磁场中匀速转动，用其给串联的电
阻和线圈供电，同时接理想交流电流表测量电流，当线圈以某一转速转动时读出电流表电流
为I，此时电阻消耗功率为P；提高线圈转速为原来2倍，下列说法正确的是( )
A．电流表示数变为2I
B．电流表示数大于2I
C．电阻消耗功率小于4P
D．电阻消耗功率大于4P
考点2 电容对交变电流的影响
1．关于交变电流“通过”电容器的解释
电容器的两极板间是绝缘介质，自由电荷并不能通过该介质．电容器接到交流电路中后，当两极板间电压升高时电容器充电，形成充电电流；当两极板间电压降低时电容器放电，形成放电电流．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了持续电流，表现为交流“通过”了电容器．
2．电容对交变电流阻碍作用及其决定因素
(1)电容器极板上积累电荷后会反抗自由电荷做定向移动，故而电容器对交变电流有阻碍作用．
(2)电容对交变电流阻碍作用的大小用容抗来表示，电容越大，在同样电压下电容器容纳电荷越多，因此充放电的电流越大，容抗就越小；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．
【典型例题2】(多选)如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有( )
A．向下滑动P
B．增大交流电源的电压
C．增大交流电源的频率
D．减小电容器C的电容
【典型例题3】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
考点3 电感、电容在交流电路中的应用
1．电感有“通直流、阻交流”或“通低频，阻高频”特征．
2．电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”特征．
【典型例题4】(17年江苏高考)(多选)某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则( )
A．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
2.如图，三个灯泡是相同的，而且耐压足够高，交、直流两电源的内阻忽略，电动势相等，当S接a时，三个灯泡的亮度相同，那么S接b时( )
A．三个灯泡亮度相同
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
当堂检测 1.(多选)对于某块使用高频电信号的电路，其输入却是高低混频，欲达上
述目的，下述方法可行的是( )
A．将被控电路串联容抗较大的电容
B．将被控电路串联容抗较小的电容
C．将被控电路并联感抗较大的线圈
D．将被控电路并联感抗较小的线圈
2．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，
第2题图
如果只需把低频成分输送到下一级装置，如图所示，则下列做法合理的是( )
A．在a、b间接入一个电容器
B．在a、b间接入一个低频扼流圈
C．在a、b间接入一个高频扼流圈
D．在a、b间接入一个电容器或高频或低频扼流圈都可以
3.(多选)“二分频”音箱内有高、低两个扬声器．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号按原比例还原成高、低频的机械振动．如图为音箱的电路简化图，高低频混合电流由a、b端输入，L是线圈，C是电容器，则( )
第3题图
A．甲扬声器是低音扬声器
B．C的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器
C．乙扬声器的振幅一定大
D．L的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器
4．(多选)如图所示的电路，L1、L2、L3是三盏相同的电灯，C是电容器，L是电感器，R 是电阻．把双刀双掷开关S由与c、d两端连接变为与a、b两端连接观察到的现象是( )
第4题图
A．L1由亮变为熄灭B．L2由暗变得亮些
C．L3由亮变得暗些D．L2与L3亮度不变
5．如图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．
第5题图
第43讲 电感和电容对交 变电流的影响知识整合
基础自测
一、1.(1)越大 越高 (2)感抗
2．通直流，阻交流 通低频，阻高频 二、1.(1)越小 (2)容抗
2．通交流、隔直流、通高频、阻低频 方法技巧
·典型例题1·AD 【解析】 由交流电源的表达式u ＝2202sin100πt V 可知ω＝
100 πrad/s ，故交流电源的频率f ＝ω
2π＝50 Hz.当将电源频率改为25 Hz 时，频率减小，
感抗减小，故电流增大，灯泡变亮．
·变式训练1·C 【解析】 转速加倍，根据E m ＝nBS ω知最大电动势由图可知，该交变电源电动势最大值将加倍，则其有效值亦加倍；但外电路由线圈和电阻串联构成，转速加倍，交流电频率加倍，此时线圈对交流电的阻碍作用——感抗增大，故电流表的示数应小于
2I ，故A 、B 错；电流小于2I 结合电阻功率P ＝I 2
R 可得C 正确D 错误．选C.
·典型例题2· BC 【解析】 根据U 1U 2＝n 1n 2
有，向下滑动P 时，n 2减小导致U 2减小，灯泡变暗，故A 错；增大交流电源的电压 U 1可使U 2增大，灯泡变亮，故B 对；增大交流电源的频率，可减小容抗，增大通过灯泡的电流，灯泡变亮，故C 对；减小电容器C 的电容，增加容抗，减小通过灯泡的电流，灯泡变暗，故D 错．
·典型例题3· C 【解析】 虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，C 正确．
·典型例题4·BD 【解析】 电感具有通低频，阻高频的作用，所以L 1的作用是通低频，扬声器甲输出低频成分；电容具有通高频，阻低频的作用，所以C 2的作用是通高频，扬声器乙输出低频成分．
·变式训练2·D 【解析】 接a 时亮度相同，表明L 的感抗、C 的容抗的大小与电阻的大小相等．当接在直流电源上时，电容具有隔直作用，丙灯不亮．电感的直流电阻较小，支路中的电流最大，亮度最大，选项D 正确．
当堂检测
1．BC 【解析】 被控电路串联小电容的电容器是利用其“通高阻低”作用阻碍低频成分，故B 正确A 错误；将被控电路并联大电感的线圈是利用其“通低阻高”作用分去低频成分，故C 选项正确D 选项错误．故选BC.
2．C 【解析】 假设接入电容器，通过的是高频电流，不符合题意，故应接入线圈，通过的是低频电流，故应接高频扼流圈，故C 正确．
3．ABD 【解析】 电感具有通低频，阻高频的作用，低频成分通过甲扬声器；电容具有通高频，阻低频的作用．分析后可知选项ABD 正确．
4．AB 【解析】 双刀双掷开关由与c 、d 两端连接变为与a 、b 两端连接之后，电容具有通交流，隔直流的作用，故L 1由亮变为熄灭；电感具有通直流，阻交流的作用，故L 2由暗变得亮些；L 3亮度不变．
5．见解析 【解析】 当含有多种成分的电流输入到C 1两端时，由于C 1具有“通交流、隔直流”的功能，电流中的交流成分被衰减；而线圈L 有“通直流、阻交流”的功能，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，由于C2具有“通交流、隔直流”的功能，C2进一步滤除电流中残余的交流成分，这样在输出端得到较稳定的直流电．。