高中物理人教版第五章第3节电感和电容对交变电流的影响

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1、第 3 节第 五 章理解教材新知把握热点考向应用创新演练知识点一知识点三考向一考向二随堂基础巩固课时跟踪训练知识点二考向三返回返回返回1.电感器对交变电流的阻碍作用的大小用 感抗表示,感抗的大小与线圈的自感系数和交流的频率有关。2.低频扼流圈可以“通直流,阻交流”,而高频扼流圈可以“通低频、通直流,阻高频”。3交变电流可以通过电容器,电容器对交流的阻碍作用可以 用容抗表示,容抗的大小与电容和交流的频率有关。4电容具有“隔直流、通交流”、“阻低频、通高频”的作用。返回返回自学教材1实验实验 探究如图图531所示,取直流电电源电压电压 与交流电电源电电压压有效值值相等。图图531返回(1)实验实验

2、 目的:了解并验证电验证电 感线线圈对对交变电变电 流的阻碍作用。(2)实验现实验现 象:接通直流电电源时时,灯泡亮些;接通交流电电源时时,灯泡暗些。(3)实验结论实验结论 :电电感线线圈对对交变电变电 流有阻碍作用。2感抗(1)物理意义义:表示电电感 的大小。(2)影响感抗大小的因素:线线圈的自感系数 ,交流的频频率 ,感抗越大。 对电对电 流的阻碍作用越大越高返回3感抗的应应用类类型区别别 低频频扼流圈高频频扼流圈自感系数较较大较较小感抗大小较较大较较小作用通 、阻 通 、通 ,阻直流交流低频频直流高频频返回重点诠释1电电感器对对交变电变电 流的阻碍作用的成因通过线过线 圈的电电流大小和方

3、向变变化,都会引起通过线过线圈的磁通量发发生变变化,从而产产生感应电动势应电动势 ,这这种现现象就是自感现现象。根据楞次定律,自感电动势电动势 所引起的感应电应电 流总总是要使它产产生的磁场场阻碍线线圈内原有磁场场的变变化,所以自感电动势对线电动势对线 圈中电电流的变变化有阻碍作用,这样这样 就形成了对对交变电变电 流的阻碍作用,电电感对对交变电变电 流阻碍作用的大小就称为为感抗。返回返回1关于电电感器对对交变电变电 流的影响的说说法,正确的是 ( )A电电感器对对交变电变电 流无阻碍作用B电电感器对对交变电变电 流阻碍作用的大小叫感抗C电电感器对对某一频频率的交变电变电 流的阻碍作用跟线线圈

4、的自感系数无关D线线圈的自感系数越大,交变电变电 流的频频率越高,电电感对对交变电变电 流的阻碍作用就越大返回解析:电电感对对交流电电有影响,其阻碍作用的大小和线线圈的自感系数L、交流电电的频频率f有关,L越大,f越高,阻碍作用越大,故选项选项 A、C错错,B、D正确。答案:BD返回自学教材 1交变电变电 流能够够通过电过电 容器(1)实验电实验电 路(如图图532所示)图图532返回(2)实验现实验现 象:电电路中串有电电容器时时,接通 电电源,灯泡不亮,接通 电电源,灯泡亮。(3)实验结论实验结论 :能够够通过电过电 容器, 不能通过电过电 容器。2电电容器对对交变电变电 流的阻碍作用(1

5、)容抗:表示电电容对对 阻碍作用的大小。(2)影响容抗大小的因素:电电容器的电电容 ,交变变电电流的频频率 ,容抗越小。(3)应应用:电电容器具有“隔直流,通交流”的作用。直流交变电变电 流直流交变电变电 流越大越高交流返回重点诠释 1电电容器对对交变电变电 流的阻碍作用的成因分析(1)交变电变电 流“通过过”电电容器:电电容器是由两块块彼此绝缘绝缘 的导导体构成的,因此直流电电不能通过电过电 容器,而交变电变电 流却能“通过过”电电容器,原因是什么呢?原来自由电电荷实际实际 上并没有通过电过电 容器的电电介质质,只不过过在交变电压变电压 的作用下,当电电源电压电压 升高时时,电电容器充电电,

6、电电荷在电电容器的极板上集聚,形成充电电电电 流;当电电源电压电压 降低时时,电电容器放电电,电电荷从电电容器的极板上放出,形成放电电电电 流。电电容器交替进进行充电电和放电电,电电路中就有了电电流,表现为现为 交变电变电 流“通过过”了电电容器。返回(2)电电容器对对交变电变电 流的阻碍作用:电电源电压电压 推动动自由电电荷定向移动时动时 ,电电容器极板上积积累的电电荷会阻碍自由电电荷向此方向做定向运动动,这这就产产生了电电容器对对交变电变电 流的阻碍作用。(3)决定容抗的两个因素:交流电电的频频率和电电容器的电电容。 返回(4)电电容器在电电路中的作用:交变电变电 流的频频率越高,电电容器

7、充电时电时 集聚的电电荷相对较对较 少,对电对电 荷运动动的阻碍作用越小,容抗也越小。同理,电电容器的电电容越大,容纳电纳电 荷的本领领越大,充放电电时时所受的阻碍越小,容抗也就越小,所以电电容有“通交流,隔直流,通高频频,阻低频频”的作用。返回2电电阻、感抗、容抗的比较较电电阻感抗容抗产产生的原因定向移动动的自由电电荷与不动动的离子间间的碰撞由于电电感线线圈的自感现现象阻碍电电流的变变化电电容器两极板上积积累的电电荷对对向这这个方向定向移动动的电电荷的反抗作用返回电电阻感抗容抗在电电路中的特点对对直流、交流均有阻碍作用只对变对变 化的电电流,如交变电变电 流有阻碍作用不能通直流,只能通变变化

8、的电电流。对对直流的阻碍作用无限大,对对交流的阻碍作用随频频率的降低而增大返回电电阻感抗容抗决定因素由导导体本身(长长短、粗细细、材料)决定,与温度有关由线线圈本身的自感系数和交流的频频率决定由电电容的大小和交流的频频率决定电电能的转转化与做功电电流通过电过电 阻做功,电电能转转化为为内能电电能和磁场场能往复转转化电电能与电场电场能往复转转化返回2对对交变电变电 流能够够通过电过电 容器的正确理解是 ( )A在有电电容器的交流电电路中,没有电电荷定向移动动B在有电电容器的交流电电路中,有电电荷定向移动动C当电电容器接到交变电变电 源上时时,电电容器交替进进行充、放电电,电电路中才有交变电变电

9、流D当电电容器接到交变电变电 源上时时,因为为有自由电电荷通过过电电容器,电电路中才有交变电变电 流返回解析:交变电变电 流能够够通过电过电 容器,是通过电过电 容器交替充、放电电而进进行的,实际实际 上自由电电荷并没有通过电过电 容器两极板间间的绝缘绝缘 介质质,故C对对,D错错;既然电电容器交替充、放电电,电电路中就有了电电荷的定向移动动,故B对对,A错错。答案:BC返回1.电电容器的应应用(1)隔直电电容器,如图图533所示。作用是“通交流、隔直流”,因为为直流电电不能通过电过电 容器,交流电电能“通过过”电电容器。起这样这样 作用的电电容器电电容要大些。图图533返回(2)高频频旁路电

10、电容器,如图图534所示,作用是“通高频频、阻低频频”,因为对为对 不同频频率的交流电电,频频率越高,容抗越小,频频率越低,容抗越大,即电电容对对低频频交变电变电 流阻碍作用大。对对高频频交变电变电 流阻碍作用小,起这样这样 作用的电电容器电电容要小些。图图534返回2电电感器的应应用(1)低频频扼流圈:可起到“通直流、阻交流”的作用。(2)高频频扼流圈:可起到“通直流、通低频频、阻高频频”的作用。3电电感和电电容的组组合应应用根据电电感、电电容对对交变电变电 流阻碍作用的特点,可以将二者结结合到一起来完成一定的任务务。返回(1)如果将电电容器与负载负载 并联联,然后与电电感线线圈串联联,就能

11、更好的起到滤滤掉电电流中交流成分或高频频成分的作用,如图图535所示。图图535(2)如果将电电感线线圈与负载负载 并联联,然后与电电容器串联联,就能更好的起到滤滤掉电电流中直流成分和低频频成分的作用,如图图536所示。图图53 6返回3用电压电压 表检查检查 如图图537所示的电电路中的故障,测测量Uad5.0 V,Uab0,Ubc5.0 V,Ucd0。则则电电路故障可能是 ( )A滑动变动变 阻器R1断路B电电容器C被击击穿C电电阻R2断路D电电感线线圈L断路图图537返回解析:当用电压电压 表去判断电电路故障时时,如果电压电压 表的两接线线柱能与电电源的两极接通,而与电压电压 表两接线线

12、柱相并联联的那部分电电路没有完全短路,电压电压 表就会有示数。即当电压电压 表有示数时时,电电源两极与电压电压 表两接线线柱间间的电电路无断点。由题题意UadUbc5.0 V可知ab、cd间为间为 通路,A、C错误错误 ;若电电容器被击击穿,则则Ubc将为为零,B错误错误 。故正确答案为为D。答案:D返回返回返回A电电流表示数增大 B电压电压 表示数增大C灯泡变变暗 D灯泡变变亮思路点拨拨 解答本题时应题时应 把握以下两点:(1)感抗与交变电变电 流的频频率的关系。(2)闭闭合电电路的电压电压 关系。返回答案 BC返回借题发挥题发挥 直流电电阻不计计的线线圈对对直流电电无阻碍作用相当于短路,对

13、对交流电电有阻碍作用,因而使电电流减小,加在电电路其他部分的电压电压 也减小,且减小量与线线圈两端电压电压 相等。返回1交变电变电 流通过过一段长长直导线时导线时 ,电电流为为I,如果把这这根长长直导线绕导线绕 成线线圈,再接入原电电路,通过线过线 圈的电电流为为I,则则 ( )AIIBIICII D无法比较较返回解析:长长直导线导线 的自感系数很小,其对对交变电变电 流的阻碍作用可以看做是纯电纯电 阻,流经经它的交变电变电 流只受到导线电导线电阻的阻碍作用。当导线绕导线绕 成线线圈后,电电阻值值未变变,但自感系数增大,对对交变电变电 流的阻碍作用不但有电电阻,而且有线线圈的阻碍作用(感抗),

14、阻碍作用增大,电电流减小。答案:B返回例2 如图图539所示,交流电电源的电压电压 (有效值值)U220 V,频频率f50 Hz,3只灯泡L1、L2、L3的亮度相同(L无直流电电阻),若将交流电电源的频频率变为变为 f100 Hz,电压电压 不变变,则则 ( )AL1灯比原来亮BL2灯比原来亮CL3灯和原来一样样亮DL3灯比原来亮图图53 9返回思路点拨拨 根据电电容器、电电感和电电阻对电对电 流的作用特点判断灯泡的亮、暗变变化。解析 当将交流电电源的频频率换为换为 f100 Hz时时,交流电电源的频频率变变大,根据电电容器、电电感和电电阻对电对电 流作用的特点可知电电容器的容抗减小,对电对电

15、 流的阻碍作用减弱,L1中的电电流增大,L1变变亮,A项项正确;电电感的感抗增大,对对电电流的阻碍作用增强,L2中的电电流减小,L2变变暗,B项错项错误误;电电阻的阻值值不变变,通过过L3的电电流也不变变,亮度和原来一样样,C项对项对 D项错项错 。答案 AC返回借题发挥题发挥 (1)电电阻的大小与交变电变电 流的频频率无关。(2)感抗的大小随交变电变电 流频频率的增大而增大。(3)容抗的大小随交变电变电 流频频率的增大而减小。返回2如图图5310所示,三个灯泡相同,而且足够够耐压压,电电源内阻忽略。单单刀双掷掷开关S接A时时,三个灯亮度相同,那么S接B时时 ( )A三个灯亮度相同B甲灯最亮,丙灯不亮C甲灯和乙灯亮度相同,丙灯不亮D只有丙灯不亮,乙灯最亮 图图5310返回解析:开关S接A时时,甲、乙、丙三个支路均有交流电电通过过。开关S接B时时,电电路处处于直流工作状态态,电电容器C“隔直流、通交流”;电电感线线圈L“阻交流、通直流”;R对对交流和直流有相同的阻抗。可判断此时电时电 路中I丙0,

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