第3章 第3节 交变电路中的电容和电感

电容一定时，在相同的电压下电容器容纳的电荷 量一定，频率越高，充、放电的时间越短，充、放电 的电流越大，容抗越小，因此通过电容器的电流的有 效值变大。综上可知，D 错误，A、B、C 正确。
[答案] ABC
3．如图所示，完全相同的三只灯泡 a、b、c 分别与电 阻 R、电感器 L、电容器 C 串联，然后再并联到 220 V、 50 Hz 的交流电路上，三只灯泡的亮度恰好相同。若保持 交变电压的有效值不变，将交变电流的频率增大到 60 Hz，则发生的现象是( )
解析：选 D 电容 C、电感 L 都对交流电有阻碍作 用，故 A、B 两图中灯不是最亮的；C 图中灯被短路，不 亮；D 图中电容 C 有隔直流作用，D 正确。
4．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′＜I
2．关于电子技术中的扼流圈，下列说法错误的是( ) A．扼流圈是利用电感线圈对交流电的阻碍作用来工作的 B．高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频 交流通过 C．低频扼流圈的作用是不仅要阻碍高频交流通过，还要 阻碍低频交流通过 D．高频扼流圈的电感比低频扼流圈的电感大
解析：选 D 扼流圈是利用变化的电流通过线圈时，感 应出感应电动势，从而来阻碍电流的变化，A 正确；高频扼 流圈是“通低频、阻高频”，B 正确；低频扼流圈是“阻高 频、阻低频、通直流”，C 正确；高频扼流圈比低频扼流圈 自感系数小，D 错误。
由导体本身(长 由线圈本身的 由电容的大
决定 短、粗细、材 自感系数和交 小和交流电
因素 料)决定，与温 流电流的频率 f 流的频率决
度有关
决定
定
电能 电流通过电阻
的转 做功，电能转
化与 化为内能
做功
电能和磁场能 往复转化
电能与电场 能往复转化
[典例 3] [多选]如图所示，在频率为 f 的交流电路中，把 开关 S 依次分别接通 R、C、L 所在支路，这时通过各支路的 电流的有效值相等。若将交变电流的频率提高到 2f，维持其他 条件不变，则下列几种情况中正确的是( )
A．三灯亮度不变 B．三灯均变亮 C．a 亮度不变，b 变亮，c 变暗 D．a 亮度不变，b 变暗，c 变亮 解析：选 D 当交变电流的频率增大时，电感器的感 抗变大，电容器的容抗变小，因此 b 变暗，c 变亮，又电 阻的大小与交变电流的频率无关，故 a 灯亮度不变，D 正 确。
1.在如图所示电路中，u 是有效值为 220 V 的交流电源， C 是电容器，R 是电阻。关于交流电压表的示数，下列说法 正确的是( )
4．两类扼流圈 (1)低频扼流圈 ①构造：闭合铁芯、绕在铁芯上的线圈； ②特点：匝数多、自感系数 L 大、电阻很小。它对 低频交流电流会产生很大的阻碍作用，而对直流电流的 阻碍作用则较小，故低频扼流圈的作用为“阻交流、通 直流”。
(2)高频扼流圈 ①构造：它的线圈有的是绕在圆柱形的铁氧体芯 上； ②特点：匝数少，自感系数 L 小。它只对频率很高 的交流电流产生很大的阻碍作用，而对低频交流电流的 阻碍作用较小，故高频扼流圈的作用为“阻高频、通低 频”。
1．电阻、电容、电感对直流和交流的影响
(1)电阻器：对直流和交流的影响相是同
的。
(2)电容器：不让直流 通过却让交流 通过，但对交流
有一定的阻碍作用。
(3)电感器：既让直流通过也让交流 通过，但对交流
有一定的阻碍作用。
电容器能让交变电流通过，是自由电荷通过了电容 器吗？
解析：不是。电容器让交变电流通过是电容器交替进 行充电和放电的结果，而不是自由电荷通过了电容器。
A．变亮 C．亮度不变
B．变暗 D．无法判断
解析：选 B 在线圈内由于磁场变化而产生的感应电 动势，总是反抗电流变化的，正是这种反抗变化的特性， 使线圈产生了感抗。加入铁芯改变了线圈的自感系数，自 感系数增大，感抗增大，降落的电压增大，降落在灯上的 电压减小，所以灯变暗，B 正确。
3．交流电源的电压与直流电源电压的有效值相同，自 感线圈的直流电阻不计，则灯泡发光最亮的是图中的( )
电阻 定向移动 产生 的自由电 的原 荷与不动 因 的离子间 的碰撞
在电 路中 的特
点
对直流、 交流均有 阻碍作用
感抗
容抗
电感线圈的 电容器两极板上积累 自感现象阻 的电荷对向这个方向 碍电流的变 定向移动的电荷的反
化 抗作用
只对变化的 电流有阻碍 作用，如交 变电流
ห้องสมุดไป่ตู้
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
[答案] C
[总结提能] 电感器在电路中的作用
(1)通直流、阻交流 直流电(恒定)的电流不变化，不能引起自感现 象，所以电感线圈能通直流电；交变电流随时间变 化，电感线圈中必产生自感电动势以阻碍电流变 化，所以电感线圈对交变电流有阻碍作用，这种线 圈的自感系数应很大。
(2)通低频、阻高频 对于不同频率的交变电流来说，同一线圈自感 系数一定，频率较低的交变电流通过它时，电流变 化慢，产生的自感电动势小，感抗小；高频交变电 流通过它时，电流变化快，产生的自感电动势大， 感抗大，这种线圈的自感系数较小。
解析：当含有多种成分的电流输入到 C1 两端时，由于 C1 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。
A．等于 220 V C．小于 220 V
B．大于 220 V D．等于零
解析：选 C 交变电流“通过”电容器，电阻 R 中有电 流，电压表的示数不为零；电容器与电阻串联，根据串联分 压原理可知电阻两端电压应小于电源电压，C 正确。
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。将一块铁插进线圈之后，该灯将( )
[典例 1] 如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交 变电源的两端，当交流电源的频率增加时( )
A．电容器的电容增加 B．电容器的电容减小 C．电灯变暗 D．电灯变亮
[解析] 电容器的电容是由电容器本身的特性所决 定的，与外加的交流电源的频率无关，A、B 错误；当交 流电源的频率增加时，电容器充放电的速度加快，电容 器的容抗减小，电流增大，电灯变亮，C 错误，D 正确。
A．通过 R 的电流有效值不变 B．通过 C 的电流有效值变大 C．通过 L 的电流有效值变小 D．通过 R、C、L 的电流有效值都不变 [思路探究] (1)知道电阻对电流的阻碍作用与频率无关。 (2)理解电容器、电感线圈对交变电流的阻碍作 用与频率大小的关系。
[解析] 电阻对交变电流阻碍作用的大小与电流的频率 无关，因此通过电阻的电流的有效值不变；电感对交变电 流阻碍作用的大小用感抗表示，线圈的自感系数越大，电 流的频率越高，自感电动势就越大，即线圈对电流的阻碍 作用就越大，感抗也就越大，因此通过电感的电流的有效 值变小；电容器对交变电流阻碍作用的大小用容抗表示，
C．I′＝I
D．无法比较
解析：选 B 长直导线的自感系数很小，其对交变电 流的阻碍作用可以看做是纯电阻，流经它的交变电流只受 到导线电阻的阻碍作用；当导线绕成线圈后，电阻值未 变，但自感系数增大，对交变电流的阻碍作用不但有电 阻，而且有线圈的阻碍作用(感抗)，阻碍作用增大，电流减 小，B 正确。
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。
[答案] D
[总结提能] 电容器在电路中的作用
(1)“隔直流、通交流”的作用：因为电容器两极板间是绝 缘的，所以有“隔直流”作用，而对交变电流，电容器交替进 行充电、放电，电路中就有了电流，所以有“通交流”作用， 如隔直电容器。
(2)“阻低频、通高频”的作用：电容较小的电容器，对高 频交流电的容抗小，阻碍小；对低频交流电的容抗大、阻碍大， 因此这种电容器用来“阻低频、通高频”，如高频旁路电容器。
(2)电容器、电感器的分类 按对交变电流的作用电容分为隔直电容
器、高频旁路电容器 ；扼流圈分为低频扼流圈、 高频 扼
流圈。
1．电感对恒定电流和交变电流均有阻碍作用(×) 2．电容器的电容越大，交变电流的频率越高，容抗 就越大(×) 3．电阻对直流电和交变电流的阻碍作用相同(√)
解析：1.电感对恒定电流没有阻碍作用，对交变电流有阻 碍作用，1 错误。
1．关于电容器能够通交变电流的原因，下列说法正确 的是( )
A．当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过 电容器，电路中才有电流
B．当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电 和放电，电路中才有电流
C．在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动 D．以上说法均不正确
解析：选 B 当把电容器接到交流电源上时，因为电流 的大小和方向随时间做周期性变化，使电容器交替充电、放 电，电路中就有了电流，B 正确。
灯泡的电阻 R 是一定的，电流减小时，实际消耗的 电功率 P＝I2R 减小，灯泡变暗，C 正确，D 错误；电压 表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压 UL，设灯 泡两端电压为 UR，则电源电压的有效值为 U＝UL＋UR， 因 UR＝IR，故电流 I 减小时，UR 减小，因电源电压有效 值保持不变，故 UL＝U－UR，UL 增大，B 错误。
2．容抗、感抗及其应用
(1)容抗、感抗的比较
两种作用 比较内容
概念
容抗
电容器对交流 的 阻碍作用 .
感抗
电感器对交流 的 阻碍作用 .
电容器的电容量和 电感器的自感系数和 影响因素 交变电流的 频率 . 交变电流的频率