5.3 电感和电容对交变电流的影响 习题

5.3 电感和电容对交变电流的影响习题

【教学目标】

1．知道为什么电感对交变电流有阻碍作用．

2．知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关．

3．知道交变电流能通过电容，知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用．

4．知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关．

重点：电感和电容对交变电流的影响

难点：电感和电容对交变电流的影响

【自主预习】

一、感抗

1．定义：对电流阻碍作用的大小，用感抗表示．

2．感抗的成因：因为交变电流的随时间周期性变化，这个变化的电流通过线圈时产生一个自感电动势，自感电动势总是阻碍的变化，故线圈对交变电流有阻碍作用，这就是感抗．

3．决定因素：研究可得出线圈的感抗X L与它的自感系数L及交变电流的频率f间有如下的关系：X L＝2πfL

二、低频扼流圈和高频扼流圈

1．低频扼流圈：自感系数的线圈（约几十亨），线圈电阻较，对直流的阻碍作用较小，这种线圈可以“通，阻”。

2．高频扼流圈：自感系数较小的线圈（约几个毫亨），对低频交变电流的阻碍作用较而对高频交变电流的阻碍作用很，可以用来“通，阻”。

三、交变电流能够“通过”电容器．

（1）电流实际上并没有通过电容器，也就是说，自由电荷定向移动，不会从一个极板经极板间的电介质到达另一个极板．

（2）电容器“通交流”，只不过是在交变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器，电荷向电容器的极板上集聚，形成；当电源电压降低时，电容器，电荷从电容器的极板上放出，形成．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器．

四、容抗

1．定义：对交流的阻碍作用的大小，用容抗来表示．

2．成因：电容器接入交流电路中后，极板上的电荷形成了二极板间的电压，这电压和电源电压相反，从而产生了对交变电流的阻碍作用，即形成了容抗．

3．决定因素：交流电路中的容抗和交变电流的频率、电容器的电容成反比．容抗与交变电流的频率和电容的关系为X C ＝ 1/2πfC，即交流电的频率越大，电容越，电容器对交变电流的阻碍作用越小，容抗越．

五、电感和电容在电路中的作用

1．电感的作用是：“通、阻、通、阻”．

2．电容的作用是：“通、直流、通、阻”．

【典型例题】

一、电感对交变电流的影响

【例1】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()

A．I′>I B．I′

C．I′＝I D．无法比较

【例2】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．一块铁插进线圈之后，该灯将：（）

A．变亮 B．变暗

C．对灯没影响 D．无法判断

二、交变电流“通过”电容器

【例3】对交流电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)

三、电容对交变电流的影响

【例4】如图1所示，某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过．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．电线穿管的方案有两种，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，那么，以下说法正确的是()

A．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流．甲、乙两方案都是可行的

B．若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的

C．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的

D．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的

思维步步高恒定电流和交变电流的区别是什么？钢管与电流间形成什么电器元件？怎样才能消除影响？

．

四、电容、电感在电路中的综合应用

【例5】如图3所示，从AO输入的信号中，有直流电和交流电两种成分．(1)现在要求信号到达BO两端只有交流电，没有直流电，需要在AB端接一个什么元件？该元件的作用是什么？

(2)若要求信号到达BO端只有直流电而没有交流电，则应在AB端接入一个什么元件？该元件的作用是什么？

【课后练习】

1. 如图4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

2.如图5所示，把电阻R，电感线圈L，电容C并联，接到一个交流电源上，三个电流表示数相同，若保持电源电压大小不变，而将电源频率增大，则三个电流

表示数I1、I2、I3的关系是( )

A、I1=I2=I3

B、I1>I2>I3

C、I2>I1>I3

D、I3>I1>I2

3.如图5－3－6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

4．如图5－3－7所示电路中，U为220 V交流电源，C为电容器，R是电

阻，这一交流电路电压有效值关系是U2＝U2R＋U2C.关于交流电压表的示数，下

列说法正确的是()

A．等于220 V B．大于220 V

C．小于220 V D．等于零

5．如图5－3－8所示，交流电源的电压为220 V，频率f＝50 Hz，三只灯L1、L2、L3的亮度相同，线圈L无直流电阻，若将交流电源的频率变为f＝100 Hz，则()

A．L1灯比原来亮

B．L2灯比原来亮

C．L3灯和原来一样亮

D．L3灯比原来亮

6.如图5所示，L1、L2和L3是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，

L2与带铁芯的线圈L串联，L3与一个定值电阻R串联．当a、b间接电压有效值为U、频率为f 的正弦交流电源时，三只灯泡的亮度相同．现将a、b间接另一正

弦交流电源时，发现灯泡L1变亮、L2变暗、L3亮度不变．由此可

知，另一正弦交流电源可能是()

A．电压有效值仍为U，而频率大于f

B．电压有效值大于U，而频率大于f

C．电压有效值仍为U，而频率小于f

D．电压有效值小于U，而频率大于f