电感与电流对交流电的作用及变压器

(3)实际应用： 隔直电容器——通交流、隔直流； (串联电容器) 旁路电容器——通高频、阻低频. (并联电容器)
例 1：
如图，线圈的自感系数和电容器的电容都很小（L=1mH， C=200pF），此电路的重要作用是（ D ）
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
例、如图4－5是两个互感器，在图中的圆圈a、 b表示交流电表．已知变压比为100∶1，变流比 为 10∶1，电压表的示数为 220 V，电流表的示 数为10 A，则( C ) ①a为电压表，b为电流表 ②a为电流表，b为电压表 ③线路输送的电功率为2200 W ④线路输送的电功率为2200 kW A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
实验电路图 S接交流电源,用导线 将电容器的两极短路，观 察灯泡亮度的变化情况． 实验现象 电容器被短路后灯泡要比原来亮得多. 实验结论 电容器对交流有阻碍作用
三、电容器对交变电流的阻碍作用
2、容抗XＣ:
(1)电容对交变电流阻碍作用的大小叫做容抗,用XＣ表示. (2)影响容抗的因素：电容器的电容和交变电流的频率， 电容越大，频率越高，容抗越小． 1 容抗：XC= 2fC
根 据 原 、 副 线 圈 电 压 与 匝 数 的 关 系 ， 有 ： U1/U2=n1/n2 n1= U1n2/U2=1320匝。
U3/U2=n3/n2，n3= U3n2/U2=72匝。 （2）根据能量守恒，有P入=P出。即I1U1=P2+P3， 则I1=（P2+P3）/U1=0.095A
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例8、如图所示，理想变压器的原线圈接上 220V交流电压，副线圈有A、B两组，A组接4Ω 的电阻，B组接规格为“10V24W”的灯泡。已知 A组的线圈匝数为30匝，两端电压为6V，灯泡 正常发光，求原线圈的匝数和电流。
例5、 如图所示，电路中完全相同的三只灯泡L1、 L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联， 然后再并联到220V、50Hz的交流电路上， 三只灯泡亮度恰好相同。若保持交变电压 不变，将交变电流的频率提高到60Hz， 则发生的现象是（ D ） A、三灯亮度不变 B、三灯均变亮 C、L1不变、L2变亮、L3变暗 D、L1不变、L2变暗、L3变亮
电阻、感抗、容抗的区别
产生 原因 在电 对直流、交流均有 只对交流有 路中 阻碍作用 阻碍作用 特点
决定 因素 电能 转化 做功
感抗 电感线圈的 自由电子与离子碰撞 自感现象
电阻
容抗
电容器上积累电 荷的反抗作用
对直流的阻碍无 限大，能通过变 化的电流.
l R S
X L 2fL X C
1 2fC
D．阻高频通低频，输出低频交流和直流
例 2 ：如图， ab两端连接的交流电源既含有高频交流， 又含有低频交流，L是一个25mH的高频扼流圈，C是一个 100pF 的 电 容 器 ， R 是 负 载 电 阻 。 下 列 说 法 正 确 的 是 （ ACD ） A．L的作用是“通低频，阻高频” B．C的作用是“通交流，阻直流” C．C的作用是“通高频，阻低频” D．通过R的电流中，低频交流所占 的百分比远大于高频交流所占的百分比
实验结论
一、电感对交变电流的阻碍作用
2、感抗XL:
（1）感抗：电感对交变电流阻碍作用的大小叫做感抗，用XL表示。 （2）成因：由于交变电流是不断变化的，所以在电感上产生自感 电动势，自感电动势阻碍电流的变化。 （3）影响感抗的因素：线圈的自感系数和交变电流的频率， 感抗：XL=2πf L 自感系数越大，频率越高，感抗越大． （4）应用——扼流圈： 低频扼流圈（L大）——通直流、阻交流． 高频扼流圈（L小）——通低频、阻高频．
例7、如图所示：理想变压器的交流输入电压 U1=220V ， 有 两 组 副 线 圈 ， 其 中 n2=36 匝 ， 标 有 “6V， 9W”、“ 12V， 12W”的灯泡分别接在两副线 圈上均正常发光，求： （1）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数n3.
（2）原线圈的电流I1。
n1
n2
n3
解：（1）由于两灯均正常发光， 所以有：U2=6V，U3=12V
P2 I2= U 2
n2 P 2 n2 180 ×11×60 I = I 所以：1 = n1 2 n1 U2 = 1100×36
=3A
例3、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4: 1， 原线圈中的电阻A与副线圈中的负载电阻B阻值相等。 a b端加一交流电压U后， （1）两电阻消耗的功率之比为多少？
L4
L3
例6、一台理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝， 两个副线圈的匝数分别是n2＝60匝，n3＝600匝。 若通过两个副线圈中的电流分别为I2＝1A，I3＝ 4A，求原线圈中的电流。 解析：对于理想变压器，输入功率与输出 功率相等，则有I1n1＝I2n2＋I3n3
I1＝（I2n2＋I3n3）／n1＝ （1×60＋4×600）／1100＝2.24A
（2）两电阻两端电压之比为多少？
（3）B电阻两端电压为多少？
（1）1:16 （2）1:4 （3）UB=
4U 17
a U b
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A B
n1
n2
例4、 如图所示：理想变压器的原线圈接高 电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S原 来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么交流电 压表的示数U、交流电流表的示数I 和用电器 上R1的功率P1将分别是： D
例3：如图，平行板电容器与灯泡串联，接到交流电源 上，灯泡正常发光，下列哪些措施可使灯泡变暗。 （ BC ） A．在电容器两极板间插入电介质 B．将电容器两极板间的距离增大 C．错开电容器两极板间的正对面积
D．在电容器两极板间插入金属板
（不碰及极板）
例4：在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高 频成份，又有低频成份，经放大后送到下一级，需要把低 频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级， 我们可以采用如图所示电路，其中a、b应选择的元件是 D A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈 B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈 C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈 D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈
例2、一理想变压器，原线圈匝数n1=1100， 接在电压220V的交流电源上，当它对11只并 联的“36V，60w”的灯泡供电时，灯泡正常 发光。由此可知副线圈的匝数n2=_____ 180 ，通 3A 。 过原线圈的电流 I1 =______
解：
U1 n1 U2 = n 2 220 1100 = n2 36 n2=180
练习1：如图所示，当交流电源的电压（有效值）U ＝220V、频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相 同（L无直流电阻）。
（1）将交流电源的频率变为f＝100Hz，则 （ AC ） （2）将电源改为U＝220V的直流电源，则 （ BC ） A．A灯比原来亮 B．B灯比原来亮 C．C灯和原来一样亮 D．C灯比原来亮
U1n2 220 30 n1 1100匝 U2 6
U 2 2 62 P2＝ ＝ ＝9W R 4
I2 U 2＋I3 U3 9＋24 I1＝ ＝ ＝0.15A U1 220
互感器 互感器是一种变压器，它可以把不能直接测量的高 电压、大电流变换成低电压、小电流后再进行测 量．
图 4－ 4 1．电压互感器，把高电压变换成低电压，就是降 压变压器，并联在被测电路中． 2．电流互感器，把大电流变成小电流，串联在被 测电路中．
电感及电容对交变电流的作用
高二物理
1
一、电感对交变电流的阻碍作用
1、实验探究:
实验电路图 装置介绍 直流电源电压和交流电 源电压的有效值相等。
一、电感对交变电流的阻碍作用
1、实验探究:
实验电路图 装置介绍 直流电源电压和交流电 源电压的有效值相等。 现 象 接通直流电源时，灯泡亮些; 接通交流电源时，灯泡略暗. 电感线圈对交变电流有阻碍作用．
二、交变电流能够通过电容器
实验电路图
将双刀双掷开关S分别 接到电压相等的直流电源 和交流电源上，观察灯泡 的亮暗． 实验现象
S接直流电源时，灯泡不亮； S接交流电源时，灯泡发光． 电容器“隔直流、通交流”
实验结论 交流能够“通过”电容器，直流不能通过电容器。
三、电容器对交变电流的阻碍作用
1、实验探究:
1、理想变压器输入功率等于输出功率（能量守恒）
即:
P入= P出
U1I1=U2I2
也可写成:
2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
I 1 U 2 n2 I 2 U 1 n1
此公式只适用于一个副线圈的变压器
I1n1＝I2n2＋I3n3
例1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4： 1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动 切割磁感线时，图中电流表A1的示数12mA，则 电流表A2的示数为————（ B ） A．3mA B．0 C．48mA D．与负载R 的值有关
A. U 增大、I 增大、P1 增大 B. U 不变、I 减小、P1 增大 C. U 减小、I 减小、P1 减小 D. U 不变、I 减小、P1 不变
A
~
V
S R R2
1
例5、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数 比为 n1 ： n2=3 ： 1 ，有四只相同的灯泡连入电路中， 若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，则灯泡L1（ A ） A、也能正常发光 B、较另三个灯暗些 C、将会烧坏 D、不能确定 L1 n1 U1 n2 L2
电能转化为内能 电能和磁场能 电能和电场能 往复转化 往复转化
变压器
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原（初级）线圈
电路图中变 压器符号：
n1
闭合铁芯
n2
副（次级）线圈
n1
n2
无铁芯
有铁芯
变压器的原理
铁芯
u
副 线 U2 圈
0
原 ∽U1线 圈
n1 n2
t
U1=n1/ t
U2=n2/ t
理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线 圈的匝数之比；此公式也适用于同一个变压器中 任意两个线圈之间。（包括两个副线圈之间）
U 1 n1 U 2 n2
理想变压器特点： （1）变压器铁芯内无漏磁。（2）原（初级）、副（次级） 线圈不计内阻。
U 1 n1 U 2 n2
1、当n2 >n1 时，U2>U1 —— 升压变压器 2、当n2 = n1时，U2=U1 —— 等压变压器 3、当n2 <n1时，U2 <U1 —— 降压变压器
图 4－ 5
自耦变压器
P
U1
A
B
U2
自耦变压器的 原副线圈共用一 个线圈
U1
n1
n2
U2
U1
n1
n2
U2
降压变压器
升压变压器