《山东省实验高中2020人教版物理第二章交变电流4电容器在交流电路中的作用5电感器在交流电路中的作用49》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东省实验高中2020人教版物理第二章交变电流4电容器在交流电路中的作用5电感器在交流电路中的作用49（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4.电容器在交流电路中的作用 5.电感器在交流电路中的作用,一、电容器对交流电的作用,1.导通作用: (1)结论:_电流能够通过电容器,_不能通过电 容器。 (2)电容器导通交流电的实质:两极板间的电压周期性 变化,使电容器反复地_和_,在电路中形成交 变电流。,交变,直流,充电,放电,2.阻碍作用: (1)结论:电容器对交流电有阻碍作用,且其阻碍作用的大小与交流电的_和电容器的_有关。 (2)容抗:电容器对_的阻碍作用。 (3)影响容抗大小的因素:电容器的电容_ ,容抗 _;频率_、容抗_。,频率,电容,交流电,越小,越大,越低,越大,二、电容器在电子技术中的应用 1.电容器在电路中的作用:
2、“隔_,通_,频率 越高,阻碍作用_”。,直流,交流,越小,2.应用: (1)隔直电容:在两级电路间_(选填“串联”或 “并联”)一个电容器来阻止_(选填“直流”或“交流”)成分通过。,串联,直流,(2)旁路电容:利用电容器对高频电流阻碍作用_而对 低频电流阻碍作用_的特性,在下级电路的输入端_ _(选填“串联”或“并联”)一个电容,通过电容器 可滤除_(选填“高频”或“低频”)干扰信号。,大,小,并,联,高频,三、电感器对交流电的阻碍作用,1.结论:电感器对交流电有阻碍作用,且其阻碍作用的 大小与交流电的_和_有关。 2.感抗: (1)物理意义:表示电感器对交变电流的_的大 小。 (2)影响
3、感抗大小的因素:线圈的_越大,交流 电的_越高,感抗越大。,频率,自感系数,阻碍作用,自感系数,频率,四、电感器在电子技术中的应用 1.低频扼流圈:自感系数较大,感抗较大,对_交变 电流有很大的阻碍作用,而对直流的阻碍作用较小。 2.高频扼流圈:自感系数较小,感抗较小,对_交变 电流有很大的阻碍作用,而对_交流的阻碍作用较 小。,低频,高频,低频,【思考辨析】 (1)电流通过电容器,并不是电荷穿过电容器两极板间的绝缘层到达另一极板,而是电容器不断地充放电的表现。 ( ) (2)电容器的电容越大对同一交变电流的阻碍作用就越大。 ( ),(3)交变电流的频率越大,对于同一个电容器来说,受到的阻碍作
4、用就越大。 ( ) (4)同一个线圈对直流和对交流的阻碍作用是相同的。 ( ),(5)线圈的匝数越多,对同一个交变电流的阻碍作用就越大。 ( ) (6)线圈对交变电流的阻碍作用随着交变电流的频率的变大而减小。 ( ),提示:(1)。电流通过电容器,是电容器不断充放电的表现。 (2)。电容器的电容越大对同一交变电流的容抗越小,阻碍作用就越小。 (3)。交变电流的频率越大,对于同一个电容器来说,受到电容器的阻碍作用就越小。,(4)。同一个不计电阻的线圈对直流无阻碍作用;对交流有阻碍作用。 (5)。线圈的匝数越多,自感系数越大,感抗也越大,对同一个交变电流的阻碍作用就越大。 (6)。线圈对交变电流的
5、阻碍作用,随着交变电流的频率的变大而增大。,一 电感器对交变电流阻碍作用的分析 【典例】(多选)如图所示电路中,L是 电感器,R是灯泡,电流表、电压表为理 想电表,交流电源的电压u=220 sin100t V,若保持 电源电压的最大值不变,只将其频率增大为100 Hz,下 列说法正确的是 ( ) 世纪金榜导学号,A.电流表示数增大 B.电压表示数增大 C.灯泡变暗 D.灯泡变亮,【解题探究】首先明确灯泡和电感器的_关系,然 后要知道电感器的感抗随交变电流的频率的增大而 _,最后是了解电压表测量的是电流的_值,而 电流的_值与正弦式交变电流的频率_。,串联,增大,有效,有效,无关,【解析】选B、
6、C。由于电感器的感抗随交变电流频率的增大而增大,而串联电路的电压分配与电阻(包括感抗和容抗)成正比,电路总电压的有效值不变,所以电压表的示数变大,电流表的示数变小,A错,B对;由于电流减小灯泡两端的电压也减小,则灯泡的功率减小而变暗,C对,D错。,【核心归纳】 1.线圈对交变电流的阻碍作用的原因:交变电流通过线圈时,由于电流的变化引起通过线圈的磁通量发生变化,在线圈中产生自感电动势而阻碍电流的变化,也就阻碍了交变电流的通过形成感抗。,2.影响感抗大小的因素: (1)交变电流的频率。交变电流的频率大时,交变电流变化得快,磁场变化得就快,通过线圈的磁通量变化率就大,自感电动势就大,从而阻碍磁通量的
7、变化的能力也大,也就是阻碍交变电流的通过的作用就大,则感抗也就大。,(2)线圈的自感系数。线圈的自感系数大时,同样的交变电流和磁通量的变化率,产生的自感电动势大,也就是阻碍交变电流的通过的作用就大,则感抗也就大。,【过关训练】 1.(多选)关于电子技术中的扼流圈,下列说法正确的是 ( ) A.扼流圈是利用电感线圈对交变电流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.高频扼流圈的自感系数比低频扼流圈的自感系数大,【解析】选A、B、C。扼流圈是利用变化的电流通过线圈时,感应出自感电动势,从而
8、来阻碍电流的变化,故A正确。高频扼流圈是“通低频,阻高频”,故B正确;低频扼流圈是“阻低频,阻高频,通直流”,故C正确;高频扼流圈比低频扼流圈自感系数小,故D错。,2.如图所示的电路中, L是一个自感线圈,正弦交流电的电压有效值为220 V,则关于交流电压表的示数,下列说法中正确的是 ( ),A.等于零 B.等于220 V C.小于220 V,且交流电频率越高,电压表示数越小 D.小于220 V,且交流电频率越高,电压表示数越大,【解析】选C。自感线圈对交流有阻碍作用,故电压表的示数小于220 V;交流电的频率越高,自感线圈对交流电的阻碍作用越大,则电流的有效值越小,故电压表的示数越小,故A、
9、B、D错误,C正确,故选C。,3.如图所示,开关S与直流恒定电源接通时,L1、L2两灯泡的亮度相同, 若将开关S与交变电流接通,则 ( ),A.L1、L2两灯泡亮度仍相同 B.L1比L2更亮些 C.L1比L2更暗些 D.若交变电源电压的有效值与直流电压相同,两灯与原来一样亮,【解析】选B。由于线圈的自感作用,通过L2的电流比通过L1的电流要小,所以L1比L2更亮些,选项B正确,A、C、D错误。,4.一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.没有影响 D.无法判断 【解析】选B。由于电流的变化,在线圈内磁场变化而产生感应
10、电动势,并总是阻碍电流变化,使线圈产生了感抗。加入铁芯改变了电感的自感系数,自感系数增大,感抗增大,降落的电压增大,灯泡上的电压减小,从而导致灯泡的功率减小,所以灯变暗,故答案为B。,【补偿训练】 (多选)关于电感对交变电流的影响,以下说法中正确的是 ( ) A.电感对交变电流有阻碍作用 B.电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗,C.电感对某一频率的交变电流的阻碍作用只跟线圈的自感系数有关 D.线圈的自感系数越大,交变电流的频率越高,电感对交变电流的阻碍作用就越大,【解析】选A、B、D。电感对交流电有影响,其阻碍作用的大小和线圈的自感系数L、交流电的频率f有关,L越大,f越高,阻碍作用越大,故选
11、项A、B、D正确,C错误。,二 电容器对交变电流阻碍作用的分析 【典例】(多选)如图所示,接在交流电源上的灯泡正常发光,以下说法正确的是 世纪金榜导学号( ),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,【解析】选A、C、D。把电介质插入电容器,根据C= 知电容增大,容抗变小,灯泡变亮,故A正确;增大电容器 两板间的距离,根据C= 知电容减小,容抗增大,灯泡 变暗,故B错误;减少电容器两板间的正对面积,根据 C= 知电容减小,容抗变大,灯泡变暗,故C正确;使 交变电流频率减小,容抗变大,
12、灯泡变暗,故D正确。故 选A、C、D。,【核心归纳】 1.电容器对电流有阻碍作用的原因:电容器充电的过程中,电容器两极板上聚集着等量异种电荷,从而在两极板间存在着电场,此电场的电场力阻碍着电荷的充电和放电,其表现就是电容器在交变电流“通过”中的阻碍作用。,2.影响电容器容抗的因素: (1)电容器的电容:电容器的电容越大,电容器容纳电荷的本领就越大,即在容纳相同电荷的情况下,电容大时电压小,电场力也小,对电荷充电时受到阻碍的作用力就小,所以容抗就小。,(2)交变电流的频率:交变电流的频率高时,充电和放电的时间就短,相同电路电容器上聚集的电荷就少,电容器所达到的电压就小,排斥充电和放电的电场力就小
13、,从而阻碍作用就小,容抗就小。,【过关训练】 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 ( ),A.等于220 V B.大于220 V C.小于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,而电压表测量的是电阻两端的电压,故选项C正确。,2.两个相同的灯泡L1和L2,分别与两个相同的电容器C1和C2连接,如图所示。图中甲电路两端加直流电压U1,乙电路两端加最大值1.2U1的正弦交变电压U2,则此两灯泡的
14、发光情况是 ( ),A.L1灯泡比L2灯泡亮 B.L1灯泡发光,L2灯泡不发光 C.L1灯泡不发光,L2灯泡发光 D.两灯亮度相同,【解析】选C。因甲图中加的是直流电压,而电容器具有“隔直流”的作用,所以甲图中的灯泡没有电流通过,应不发光;而乙图电路两端加最大值1.2 U1的正弦交变电压,电路中有电流通过,所以乙图中的灯泡发光。,3.如图甲、乙所示,从某一装置中输出的电流既有交流成分又有直流成分,现要只把交流成分输送给下一级,有关甲图、乙图的说法正确的是 ( ),A.应选用甲图电路,其中C的电容要大 B.应选用甲图电路,其中C的电容要小 C.应选用乙图电路,其中C的电容要大 D.应选用乙图电路
15、,其中C的电容要小,【解析】选C。电容器在电路中要起到“隔直流,通交流”的作用,应选乙图电路。要使交流成分都顺利通过电容器而输送到下一级,则电容器的容抗要大,故C的电容要大。,【补偿训练】 关于电容器对交变电流的容抗,以下说法正确的是 ( ) A.电容器内部是绝缘的,直流和交流都不能“通过”电容器,B.电容器接到交流上时,由于不断充电、放电,所以电容器对交流无影响 C.恒定电流可认为周期很长,因此电容器对其容抗可以忽略 D.电容器有“隔直通交”“通高阻低”的作用,【解析】选D。电容器内部是绝缘的,所以直流不能通过电容器,但是对交流,由于电容器不断充、放电,所以电流能够通过电容器,但对变化的电流
16、又有阻碍作用,A、B错;恒定电流的周期可认为无限大,频率极小,电容器对直流的容抗很大,C错;电容器具有“隔直通交,阻低通高”的作用,D对。,三 电阻、感抗、容抗的对比分析 【典例】如图所示,电路中完全相同的 三只灯泡a、b、c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,将交变电流的频率增大到100 Hz,则三灯的亮,度变化是 ( ) 世纪金榜导学号 A.三灯亮度不变 B.三灯均变亮 C.a不变、b变亮、c变暗 D.a不变、b变暗、c变亮,【素养解读】,【解析】选D。当交变电流的频率增大时,电阻的阻值不变,线圈
