电阻、电感与电容对交变电流的作用
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电阻、电感和电容对交变电流 的作用
1、认识电阻对交变电流的作用 2、研究电感对交变电流的作用 3、研究电容对交变电流的作用
一、认识电阻对交变电流的作用
1、导体内有大量的 _________ 自由电子 ，这
是允许电流通过的必要条件，同时 阻碍作用 导体又对电流有 __________ ，这个 阻碍作用 就是我们所说的电阻． _________
试题训练
• 如图所示，电路中完全相同的 三只灯泡A1、A2、A3分别与电阻R、 电感L、电容C串联，然后再并联 到“220 V 50 Hz”的交流电源上， 三只灯泡亮度恰好相同．若保持交 变电压有效值U不变，将交变电流 的频率增大到60 Hz，则发生的现 象是( ) A．三灯亮度不变 B．三灯均变亮 C．A1不变、A2变亮、A3变暗 D．A1不变、A2变暗、A3变亮
2、导体对交变电流和对直流电呈现
相同 的，电阻定律和欧 的电阻是______
姆定律都成立．
二、电感对交变电流的作用
• 1．实验探究 • 如图所示，把线圈L与白炽灯串 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 电压与交流电压的有效值相等．观 察两种情况下灯泡的亮度．
• 实验现象： • B灯比A灯暗；增大线圈的自 感系数，灯泡更暗；增大交变电 流的频率，灯泡更暗． • 实验结论： • 电感对交变电流有阻碍作 用．线圈的自感系数越大，交变 电流的频率越高，阻碍作用就越 大． • 2．感抗 • 电感器对交流电的阻碍作用 的大小用感抗表示．
由导体本身(长短、 由线圈本身的 决定因 粗细、材料)决定， 自感系数和交 素 与温度有关 流的频率决定 电能的 电流通过电阻做 转化与 功，电能转化为 做功 内能 电能和磁场能 往复转化
• (1)电感器和电容器在交变电 流的电路中，电压和电流有效值 的分配关系同恒定电流的电路． • (2)交变电流电路中的电感器 中，电能和磁场能之间相互转化， 本身不消耗电能． • (3)交变电流电路中的电容器 中，电能和电场能之间相互转化， 本身不消耗电能.
电源电压推动自由电荷向某
一方向做定向运动时，电容器极 板上积累的电荷却阻碍它们向此 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．
•
2．容抗
• (1)定义：电容器对交流阻 碍作用的大小叫做容抗．
• (2)影响因素：实验表明， 容抗与电容器电容的大小及交 流电的频率有关，电容器的电 容C越大，交流的频率f越高， 容抗越小．公式表示：
• •
3．实验现象的本质 (1)直流不能通过电容
器是因为电容器的两个极 板间是绝缘的．
• (2)交变电流加到电容器上 后，当电源电压升高时，电源 给电容器充电，电荷向电容器 极板上聚集，在电路中，形成 充电电流，如图甲所示；
•当电源电压降低时，电容器放电， 原来极板上聚集的电荷又放出，在电 路中形成放电电流，如图乙所示．
•
电感线圈对交变电流的阻
碍作用的本质是交变电流通过
线圈时，由于电流时刻都在变
化，所以自感wk.baidu.com象就不断地发
生，而自感电动势总是要阻碍 电流的变化．
三、电容对交变电流的作用
• 1．实验现象 • 电路中串有电容器时，接通 直流电源时，灯泡A不亮；接通 交流电源时，灯泡B亮． • 2．实验结论 • 交变电流能够通过电容器， 直流不能通过电容器．
•电容器交替进行充电和放电，电路中 就有了电流，好像是交变电流“通过” 了电容器，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．
•
电容器的两极板之间是
绝缘的，不论是恒定电流
还是交变电流，自由电荷
都不能通过两极板之间的 绝缘体(电介质)．
• • •
•
1．电容器为什么会 对交变电流产生阻 碍作用？
1 XC＝ 2πfC
其中 f 是交变电流的频率， C 是电容器的电容．
• • 用 •
3．电容器在电路中的作用 (1)“隔直流，通交流”的作 直流不能通过电容器，因此
电容器有“隔直”作用，对于电
容较大的电容器，容易进行充放 电，因此这种电容器一般用来 “隔直流，通交流”，如隔直电 容器．
• •
•
3．电容器在电路中的作用 (2)“通高频，阻低频”的作用
• 4．感抗的决定因素 • 感抗与交变电流的频率、 电感线圈的自感系数成正 比．可用公式表示， XL＝2πfL
• 不作计算要求，单位是 欧姆
• 5．感抗的应用 • (1)高频扼流圈 • 高频扼流圈的自感系数很小，只对 高频交变电流有较大的作用，对低频交 变电流的阻碍作用较小，对直流的阻碍 作用更小． • 它具有“通直流，通低频、阻高频” 的作用． • (2)低频扼流圈 • 低频扼流圈的自感系数很大，即使 交流的频率较低，它产生的感抗也很 大．它具有“通直流，阻交流”的作 用．
• 3．感抗产生的原因 • 交变电流通过电感线圈时，由 于电流时刻都在变化，因此在线圈 中就会产生自感电动势，而自感电 动势总是要阻碍原电流的变化，故 电感线圈对交变电流会起阻碍作 用． • 我们已经学习过，自感电动势 的大小与线圈的自感系数及电流变 化的快慢有关：自感系数越大，交 变电流的频率越高，产生的自感电 动势就越大，对交变电流的阻碍作 用就越大，感抗也就越大．
•
4．电阻、感抗、容抗的对比
电阻 感抗 容抗
定向移动的自由 产生的 电荷与不动的离 原因 子间的碰撞
在电路 对直流、交流均 中的特 有阻碍作用 点
由于电感线圈 的自感现象阻 碍电流的变化
只对变化的电 流，如交变电 流有阻碍作用
电容器两极板上积累的电 荷对向这个方向定向移动 的电荷的反抗作用
不能通直流，只能通变化 的电流．对直流的阻碍作 用无限大，对交流的阻碍 作用随频率的降低而增大 由电容的大小和交流的频 率决定 电能与电场能往复转化
对频率不同的交流，频率越高，
容抗越小，频率越低，容抗越
大．电容较小的电容器，对高频交 流的容抗小，阻碍小，对低频交流 的容抗大，阻碍大．因此，这种电 容器一般用来“通高频，阻低频”，
如高频旁路电容器．
• 实际应用电路如图所示， 图中“—”为电路中的直流成分， “～”为电路中的交流低频成 分，“ ”为电路中的交流高 频成分．
1、认识电阻对交变电流的作用 2、研究电感对交变电流的作用 3、研究电容对交变电流的作用
一、认识电阻对交变电流的作用
1、导体内有大量的 _________ 自由电子 ，这
是允许电流通过的必要条件，同时 阻碍作用 导体又对电流有 __________ ，这个 阻碍作用 就是我们所说的电阻． _________
试题训练
• 如图所示，电路中完全相同的 三只灯泡A1、A2、A3分别与电阻R、 电感L、电容C串联，然后再并联 到“220 V 50 Hz”的交流电源上， 三只灯泡亮度恰好相同．若保持交 变电压有效值U不变，将交变电流 的频率增大到60 Hz，则发生的现 象是( ) A．三灯亮度不变 B．三灯均变亮 C．A1不变、A2变亮、A3变暗 D．A1不变、A2变暗、A3变亮
2、导体对交变电流和对直流电呈现
相同 的，电阻定律和欧 的电阻是______
姆定律都成立．
二、电感对交变电流的作用
• 1．实验探究 • 如图所示，把线圈L与白炽灯串 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 电压与交流电压的有效值相等．观 察两种情况下灯泡的亮度．
• 实验现象： • B灯比A灯暗；增大线圈的自 感系数，灯泡更暗；增大交变电 流的频率，灯泡更暗． • 实验结论： • 电感对交变电流有阻碍作 用．线圈的自感系数越大，交变 电流的频率越高，阻碍作用就越 大． • 2．感抗 • 电感器对交流电的阻碍作用 的大小用感抗表示．
由导体本身(长短、 由线圈本身的 决定因 粗细、材料)决定， 自感系数和交 素 与温度有关 流的频率决定 电能的 电流通过电阻做 转化与 功，电能转化为 做功 内能 电能和磁场能 往复转化
• (1)电感器和电容器在交变电 流的电路中，电压和电流有效值 的分配关系同恒定电流的电路． • (2)交变电流电路中的电感器 中，电能和磁场能之间相互转化， 本身不消耗电能． • (3)交变电流电路中的电容器 中，电能和电场能之间相互转化， 本身不消耗电能.
电源电压推动自由电荷向某
一方向做定向运动时，电容器极 板上积累的电荷却阻碍它们向此 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．
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2．容抗
• (1)定义：电容器对交流阻 碍作用的大小叫做容抗．
• (2)影响因素：实验表明， 容抗与电容器电容的大小及交 流电的频率有关，电容器的电 容C越大，交流的频率f越高， 容抗越小．公式表示：
• •
3．实验现象的本质 (1)直流不能通过电容
器是因为电容器的两个极 板间是绝缘的．
• (2)交变电流加到电容器上 后，当电源电压升高时，电源 给电容器充电，电荷向电容器 极板上聚集，在电路中，形成 充电电流，如图甲所示；
•当电源电压降低时，电容器放电， 原来极板上聚集的电荷又放出，在电 路中形成放电电流，如图乙所示．
•
电感线圈对交变电流的阻
碍作用的本质是交变电流通过
线圈时，由于电流时刻都在变
化，所以自感wk.baidu.com象就不断地发
生，而自感电动势总是要阻碍 电流的变化．
三、电容对交变电流的作用
• 1．实验现象 • 电路中串有电容器时，接通 直流电源时，灯泡A不亮；接通 交流电源时，灯泡B亮． • 2．实验结论 • 交变电流能够通过电容器， 直流不能通过电容器．
•电容器交替进行充电和放电，电路中 就有了电流，好像是交变电流“通过” 了电容器，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．
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电容器的两极板之间是
绝缘的，不论是恒定电流
还是交变电流，自由电荷
都不能通过两极板之间的 绝缘体(电介质)．
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1．电容器为什么会 对交变电流产生阻 碍作用？
1 XC＝ 2πfC
其中 f 是交变电流的频率， C 是电容器的电容．
• • 用 •
3．电容器在电路中的作用 (1)“隔直流，通交流”的作 直流不能通过电容器，因此
电容器有“隔直”作用，对于电
容较大的电容器，容易进行充放 电，因此这种电容器一般用来 “隔直流，通交流”，如隔直电 容器．
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3．电容器在电路中的作用 (2)“通高频，阻低频”的作用
• 4．感抗的决定因素 • 感抗与交变电流的频率、 电感线圈的自感系数成正 比．可用公式表示， XL＝2πfL
• 不作计算要求，单位是 欧姆
• 5．感抗的应用 • (1)高频扼流圈 • 高频扼流圈的自感系数很小，只对 高频交变电流有较大的作用，对低频交 变电流的阻碍作用较小，对直流的阻碍 作用更小． • 它具有“通直流，通低频、阻高频” 的作用． • (2)低频扼流圈 • 低频扼流圈的自感系数很大，即使 交流的频率较低，它产生的感抗也很 大．它具有“通直流，阻交流”的作 用．
• 3．感抗产生的原因 • 交变电流通过电感线圈时，由 于电流时刻都在变化，因此在线圈 中就会产生自感电动势，而自感电 动势总是要阻碍原电流的变化，故 电感线圈对交变电流会起阻碍作 用． • 我们已经学习过，自感电动势 的大小与线圈的自感系数及电流变 化的快慢有关：自感系数越大，交 变电流的频率越高，产生的自感电 动势就越大，对交变电流的阻碍作 用就越大，感抗也就越大．
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4．电阻、感抗、容抗的对比
电阻 感抗 容抗
定向移动的自由 产生的 电荷与不动的离 原因 子间的碰撞
在电路 对直流、交流均 中的特 有阻碍作用 点
由于电感线圈 的自感现象阻 碍电流的变化
只对变化的电 流，如交变电 流有阻碍作用
电容器两极板上积累的电 荷对向这个方向定向移动 的电荷的反抗作用
不能通直流，只能通变化 的电流．对直流的阻碍作 用无限大，对交流的阻碍 作用随频率的降低而增大 由电容的大小和交流的频 率决定 电能与电场能往复转化
对频率不同的交流，频率越高，
容抗越小，频率越低，容抗越
大．电容较小的电容器，对高频交 流的容抗小，阻碍小，对低频交流 的容抗大，阻碍大．因此，这种电 容器一般用来“通高频，阻低频”，
如高频旁路电容器．
• 实际应用电路如图所示， 图中“—”为电路中的直流成分， “～”为电路中的交流低频成 分，“ ”为电路中的交流高 频成分．