(新课标)2020版高中物理第五章交变电流3电感和电容对交变电流的影响课件

实际应用：电视机、音响中的超重低音喇叭两端一般并联电 容器，让高频成分走了，只剩下低音成分，突出低音效果．
规律方法
规律鸟瞰
考点热度
规律一：电阻、感抗、容抗的比较
★★★
规律二：电容器和电感线圈在电路中的应用 ★★★
规律一 电阻、感抗、容抗的比较 电容器、电感和电阻对电流的作用特点： (1)电阻的大小与交变电流的频率无关． (2)感抗的大小随交变电流频率的增大而增大． (3)容抗的大小随交变电流频率的增大而减小． 把电容器、电感线圈等效为电阻，利用电路知识分析电流、 电压．
A．C1 让低频成分通过 B．L2 让高频成分通过 C．扬声器 BL1 是低音扬声器 D．扬声器 BL2 是低音扬声器
【分析】 电感器的特点：通直流，阻交流；通低频，阻高 频．电容器的特点：通交流，隔直流；通高频，阻低频．
【解析】 C1 的作用是阻碍低频电流通过 BL1 扬声器．故 A 项错误；L2 的作用是阻碍高频电流通过 BL2 扬声器，是让低频交 流电通过，故 B 项错误；高频和低频交流电通入该电路，由于线 圈通低频，阻高频，电容通高频，阻低频，所以低频交流电通过 BL2 扬声器，高频交流电通过 BL1 扬声器．所以 BL2 扬声器是低 音扬声器，故 C 项错误，D 项正确．
3．电感线圈在电路中的作用 (1)电感线圈对恒定直流ΔΔIt＝0没有感抗作用，因此电感线 圈可以概括为“通直流，阻交流”，同时对频率越高的交变电流 感抗越大，即所谓“通低频，阻高频”． (2)要求低频扼流圈感抗大，就要用自感系数较大的线圈即匝 数较多并有铁芯的扼流圈来担任；高频扼流圈的自感系数要小得 多，可以用匝数少且没有铁芯的扼流圈来担任．
【答案】 AC
如图甲所示电路中，A1、A2、 A3 为相同的电流表，C 为电容器，电 阻 R1、R2、R3 的阻值相同，线圈 L 的电阻不计．在某段时间内，理想变 压器 T 原线圈内磁场的磁感应强度 B 的变化情况如图乙所示， 则在 t1～t2 时间内( )
A．电流表 A1 和 A2 的示数相同 B．电流表 A2 的示数比 A3 的小 C．电流表 A1 的示数比 A2 的小 D．电流表的示数都不为零
3．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，如图所示． (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，如图所示．
3．决定容抗的两个因素 (1)交流电的频率和电容器的电容，电容大一次充电量大；频 率高单位时间内充电次数多．所以电流大，容抗小． (2)精确实验可以得到容抗 XC＝2π1fC. 4．电容器在电路中的作用 交变电流的频率越高，电容器充电时集聚的电荷相对较少，对 电荷运动的阻碍作用越小，容抗也越小．同理，电容器的电容越 大，容纳电荷的本领越大，充放电时所受的阻碍越小，容抗也就 越小，所以电容有“通交流，隔直流，通高频，阻低频”的作用．
【答案】 D 【点评】 解决本题的关键掌握电感器和电容器的特点，电 感器的特点：通直流，阻交流；通低频，阻高频．电容器的特点： 通交流，隔直流；通高频，阻低频．
应用物理知识分析生活中的常 见现象，可以使物理学习更加有趣和深 入．某输电线路横穿公路时，要在地下埋 线．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．电线穿过钢 管的方案有两种(如图所示)：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，为 了减小电磁感应带来的不利影响，那么以下说法正确的是( )
【答案】 A 【点评】 本题综合考查电磁感应及电容器、电感器的工作 原理，要求能记清电容、电感的作用．
如图所示，三个灯泡是相同的， 额定功率足够大，直流电源 E1 内阻可以忽 略，交流电源 E2 的电动势有效值与 E1 相等， 自感线圈电阻不计．当开关 S 接 A 点时，三灯亮度相同，当开关 S 接 B 点时( )
②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做定向运动，这就产生了电容器对 交变电流的阻碍作用，电容大一次充电量大；频率高单位时间内 充电次数多．所以电流大，容抗小．
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．电容器在交 流电路中就相当于一个电阻，只不过电阻值不叫阻抗，叫容抗， 类似电阻 R＝U/I，同样有 XC＝U/I. (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．
(多选)如图所示，交流电源的有效值
电压U＝220 V，频率f＝50 Hz，3只灯泡L1、
L2、L3的亮度相同(L无电阻)，若将交流电源的 频率变为f＝100 Hz，电压不变，则( )
A．L1灯比原来亮 C．L3灯和原原来亮
【分析】 根据电容器、电感和电阻对电流的作用特点判断 灯泡的亮、暗变化．
(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． 问：电感为什么对交变电流有阻碍作用？ 答：通过线圈的电流大小和方向变化，都会引起通过线圈的 磁通量发生变化，从而产生感应电动势，这种现象就是自感现 象．根据楞次定律，自感电动势所引起的感应电流总是要使它产 生的磁场阻碍线圈内原有磁场的变化，所以自感电动势对线圈中 电流的变化有阻碍作用，这样就形成了对交变电流的阻碍作用， 电感对交变电流阻碍作用的大小就称为感抗．
【解析】 当将交流电源的频率换为 f＝100 Hz 时，交流电 源的频率变大，根据电容器、电感和电阻对电流作用的特点可知 电容器的容抗减小，对电流的阻碍作用减弱，L1 中的电流增大， L1 变亮，A 项正确；电感的感抗增大，对电流的阻碍作用增强， L2 中的电流减小，L2 变暗，B 项错误；电阻的阻值不变，通过 L3 的电流也不变，亮度和原来一样，C 项对，D 项错．
往复转化
做功 能
问：在电子技术中，从某一装置输出的交流电常常既有高 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，只要在两级电路之间接入一个电容器(称做隔直电容器)就 可以了，电容器应并联还是串联接入电路？图所示的接法对 吗？为什么？
答：如果只需要把低频成分输送到下一级装置，只要在下一 级电路的输入端并联一个电容器如图所示，就可以达到目的，电 容器对高频成分的容抗小，高频成分就通过电容器，而对于低频 成分，电容器对高频成分的容抗很大，而使低频成分输入到下一 级．这种用途的电容器就叫做高频旁路电容器，高频旁路电容器 的电容一般较小．
电流．对直流的阻碍作用无
流，如交变电
阻碍作用
限大，对交流的阻碍作用随
流有阻碍作用
频率的降低而增大
由导体本身(长短、 由线圈本身的
决定
由电容的大小和交流的频
粗细、材料)决定， 自感系数和交
因素
率决定
与温度有关
流的频率决定
电能的 电 流 通 过 电 阻 做
电能和磁场能
转化与 功，电能转化为内
电能与电场能往复转化
(2)高频旁路电容器，如图所示，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．
【分析】 由图可知副线圈电路中的磁通量的变化情况， 则由电磁感应可得出产生的感应电流；根据电容器及电感器的 性质可得出各表的电流大小．
【解析】 原线圈中磁场如乙图所示变化，则原线圈中的 磁通量均匀变化，故副线圈中产生恒定的电流，因线圈电阻不 计，故线圈L对恒定电流没有阻碍作用，所以电流表A1和A2的读 数相同，而电容器“通交隔直”，所以电流表A3的读数为0.故A 项正确，B、C、D项错误．
5．3 电感和电容对交变 电流的影响
学习重点
考查热度
理解电感器、电容器对交变电流有阻碍作用 的原因．
★★★
知道用感抗、容抗来表示电感器、电容器对 ★★★★
交变电流阻碍作用的大小．
知道感抗、容抗与哪些因素有关．
★★★
基础梳理
一、电感对交变电流的阻碍作用 1．实验探究 如图所示，取直流电源电压与交流电源电压有效值相等
自感系数
较大
较小
感抗大小
较大
较小
通低频、通直流， 作用 通直流、阻交流
阻高频
(4)感抗的两个决定因素： 决定感抗大小的因素有两个：一是交变电流的频率，二是自 感系数 L.L 决定于线圈本身的性质，即线圈匝数、横截面积、有 无铁芯等因素． 感抗是由自感现象引起的，线圈的自感系数 L 越大，自感作 用就越大，因而感抗越大；交流电的频率 f 越高，电流的变化率 越大，自感作用也越大，因而感抗越大． (5)精确的实验可以确定感抗 XL＝2πfL.
如图所示，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
【分析】 根据电感和电容对交流中的高频成分和低频成分 的阻碍作用不同来分析．
二、电容对交变电流的阻碍作用 1．交变电流能够通过电容器 (1)实验电路(如图所示)．
(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．
(4)深入理解： 问：交变电流为什么能“通过”电容器？电容器对交变电流 有阻碍作用是怎样产生的？ 答：①电容器两极板间是绝缘材料，当电容器接到交流电源 上时，如图所示自由电荷不会通过两极板间的绝缘电介质，只不 过在交变电压的作用下，电容器交替进行充电和放电，电路中就 有电流了，表现为交变电流“通过”了电容器．
A．甲、乙、丙三灯亮度相同 B．甲灯最亮，丙灯不亮 C．甲灯和乙灯等亮，丙灯不亮 D．乙灯最亮，丙灯不亮
【分析】 电容器具有通交隔直的特性，电感有通直阻交 的特性，而交流与直流对电阻R没有影响．根据电感和电容的特 性进行判断．
【解析】 由题，当单刀双掷开关S接A时，即为交流，三 个灯亮度相同，说明电感L的感抗、电容C的容抗与电阻R相 同，当S接B时，即为直流，电感L没有感抗，电容器具有隔断 直流的作用，而交流与直流对电阻R没有影响，所以丙灯不亮， 灯甲亮度不变，乙灯亮度增加，故D项正确，A、B、C项错 误．
【解析】 因线圈自感系数 L 很小，所以对低频成分的阻碍 作用很小，这样直流和低频成分能顺利通过线圈，电容器并联在 电路中，起旁路作用，因电容 C 很小，对低频成分的阻碍作用很 大，而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小，被它旁路，最 终输出的是低频交流和直流．
【答案】 D
如图所示是“二分频”音箱内 部电路，来自前级电路的电信号，被电容 和电感组成的分频电路分成高频成分和低 频成分，分别送到高、低音扬声器，下列 说法正确的是( )
【答案】 D 【点评】 本题要抓住电容器与电感器的特性：电容器具有 通交流，隔直流，电感器具有通直流、阻交流的特性．
规律二 电容器和电感线圈在电路中的应用 1．电容器的应用 (1)隔直电容器，如图所示，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．
三、电阻、感抗、容抗的比较
电阻
感抗
容抗
产生 原因
定 向 移 动 的 自 由 由于电感线圈 电 容器 两极板 上积 累的电
电 荷 与 不 动 的 离 的自感现象阻 荷 对向 这个方 向定 向移动
子间的碰撞
碍电流的变化 的电荷的反抗作用
电路 中的 特点
不能通直流，只能通变化的
只对变化的电
对直流、交流均有
2．感抗 感抗：电感线圈在交流电路中就相当于一个电阻，只不过电 阻值不叫阻抗，叫感抗，类似电阻 R＝U/I，同样有 XL＝U/I (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．
(3)感抗的应用：
类型 低频扼流圈
区别
高频扼流圈