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1、第5章3电感和电容对交变电 流的影响3电感和电容对交变电流的影响知识脉络学习目标1电感和电容对交变电流的影响.(重点)2电感器和电容器的应用.(重点).3电感和电容对交变电流阻碍作用的理解.(难点)4影响感抗和容抗大小的因素.(难点)交流电路中的电感和电容电感感抗大小的影响因素 | 高应出一匚| :氐WE流E电感器对交变电流的阻碍作用先填空1. 实验探究实验电路如图5-3-1所示，带铁芯的线圈L与小灯泡串联，先接直流电源，再接到交流电源上，取直流电源的电压与交流电源的电压有效值相等.甲乙图 5-3-1(2) 实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些，接通交流电源时，灯泡暗些.(3) 实验结论：电感线
2、圈对交变电流有阻碍作用.2. 感抗(1) 物理意义：表示电感器对交变电流阻碍作用的大小的物理量.影响因素：线圈的自感系数越大，交流的频率越高，感抗越大.(3)应用：扼流圈低频扼流圈：可以用来“通直流，阻交流.高频扼流圈：可以用来“通直流、通低频，阻高频.再判断1 电感对交变电流阻碍作用越大，感抗就越小.(X)2交流电的频率越高，电感对交流的阻碍作用越大.(V)3 电感线圈之所以对交变电流有阻碍作用，是由于自感电动势总是阻碍电 流的变化.(V)后思考电感线圈对交变电流的阻碍作用为什么随线圈的自感系数、交变电流的频率 的增大而增大呢？【提示】 电感线圈的阻碍作用是由交变电流通过线圈时产生的自感电动
3、势 引起的，自感系数越大时产生的自感电动势也越大；交变电流的频率越高，电流 的变化率也越大，感应电动势也就越大，所以阻碍作用就越大，感抗也就越大.合作探讨如图5-3-2所示，闭合开关后灯泡发光，交流电源的频率可以改变，但输出 电压的有效值不变.图 5-3-2探讨1：当交流电源的频率增大时，小灯泡的亮度会如何变化?【提示】 电源的频率增大，电感线圈的感抗增大，小灯泡变暗些.探讨2：当交流电源的频率减小时，小灯泡的亮度会如何变化?【提示】 电源的频率减小时，电感线圈的感抗减小，小灯泡变亮些.核心点击1. 电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断
4、地发生， 而自感电动势总是要阻碍电流变化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作 用因此，感抗的产生是由线圈的自感现象引起的直流电通过线圈时，电流的 大小、方向都不变，线圈中不产生自感电动势，也就没有感抗.2. 感抗电感线圈对电流的阻碍作用感抗用“XJ表示，XL=2nL=sL其中f 是交流电的频率，L是线圈的自感系数.3. 感抗与电感的关系线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越大，感抗就越大，对交变电流的阻碍作用也就越大.4线圈(扼流圈)的分类根据不同线圈对交流电的阻碍作用不同分类：(1) 低频扼流圈 构造：闭合铁芯、绕在铁芯上的线圈. 特点：匝数多、自感系数L大、电阻很小
5、它对低频交流会产生很大的 阻碍作用，而对直流的阻碍作用那么较小，故低频扼流圈的作用为“通直流、阻 交流.(2) 高频扼流圈 构造：它的线圈有的是绕在圆柱形的铁氧体芯上或空心. 特点：匝数少，自感系数L小它只对频率很高的交流产生很大的阻碍 作用，而对低频交流的阻碍作用较小，故高频扼流圈的作用为“通直流、通低频, 阻高频”1(多项选择)在如图5-3-3所示电路中，L为电感线圈，灯泡电阻为电 流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u=22aQsin 100nt V，假 设保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz,以下说法正确的选项是 ()图 5-3-3A电流表示数减小B.电压表示数
6、减小C灯泡变暗D.灯泡变亮【解析】由u = 220Qsin 100nt V，可得电源原来的频率为八曇=警 Hz=50 Hz当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大；在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A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，选项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，那 么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，选项B错误.【答案】AC2. （多项选择）关于电子技
7、术中的扼流圈，以下说法正确的选项是（）【导学号：05002105】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】 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 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“阻交流，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错误.【答案】ABC3. 在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分，又有低频成分.如 果只需把低频成分输
8、送到下一级装置，如图5-3-4所示，那么以下做法合理的是 （）图 5-3-4A在ab间接入一个电容器B. 在ab间接入一个低频扼流圈C在ab间接入一个高频扼流圈D.在ab间接入一个电容器或高频扼流圈或低频扼流圈都可以【解析】电容器是“通高频胆低频低频扼流圈是“通直流阻交流， 而高频扼流圈“通低频，阻高频故C对.【答案】C含电感器交流电路的动态分析方法1 分析电路中各元件的串、并联关系.2明确交流电源频率的变化情况.3根据电感器中线圈匝数、形状、横截面积、长短和是否插入铁芯，判断 自感系数的情况.4判断感抗的变化情况.5确定含电感器支路电流、电压的变化情况.电容器对交变电流的阻碍作用先填空1交变
9、电流能通过电容器实验电路(如图5-3-5)图 5-3-5(2) 实验目的：了解并验证电容器对交变电流的阻碍作用.实验方法：把白炽灯和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再 把它们接到交流电源上，观察灯泡的发光情况.把电容器从电路中取下来，使灯 泡直接与交流电源相连，再观察灯泡的发光情况.(4)实验现象接到直流上的灯泡不亮，接到交流上的灯泡亮把电容器从电路中取下来, 使灯泡直接与交流电源相连，灯泡要比接有电容器时基实验结论 交变电流能够“通过电容器，直流不能通过电容器. 电容器对交变电流有阻碍作用.2电容器对交变电流的阻碍作用(1)容抗：表示电容器对交流阻碍作用的大小.影响容抗大小的因素：电
10、容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小.(3) 电容器特点：“通交流、隔直流；通高频、阻低频.再判断1 电容器在交变电路中，相当于一个电阻，具有分压作用.(“)2电容器接到交流电源时，有自由电荷通过电容器.（X）3电容器的电容越大，容抗就越大.（X）后思考感抗的实质是由线圈的自感现象引起的，那么，电容器对交变电流阻碍作用 的实质是什么呢？【提示】 当交变电流“通过电容器时，给电容器充电或放电，在电容器 两极板形成跟原电压相反的电压，这就对电流产生了阻碍作用.合作探讨如图5-3-6所示，将一电容器接入电路中，当接入恒定电压的电源时，灯泡 不亮；当接入交流电源时，灯泡发光.图 5-3-6探讨1：
11、交变电流是如何“通过电容器的？【提示】 所谓交变电流能“通过电容器，其实是电容器不断充电和放电 的一交替过程.探讨2：当交流电源的电压有效值不变，其频率变化时，灯泡的亮度如何变 化？【提示】 当交流电源的频率升高时，灯泡变亮；当交流电源的频率降低时， 灯泡变暗.核心点击1交变电流是怎样通过电容器的电容器两极板之间是相互绝缘的，不管是恒定电流还是交变电流，自由电荷 都不能通过两极板之间的绝缘体（电介质），通常所说的交变电流“通过电容 器，并不是自由电荷穿过了电容器，而是在交流电压作用下，当电压升高时电容 器充电，电容器极板上的电荷量增加，形成充电电流，如图5-3-7甲所示；当电 压降低时，电容器
12、放电，电容器极板上的电荷量减少，形成放电电流，如图5-3-7 乙所示由于电容器反复不断的充电、放电，使电路中有持续的交变电流.甲乙图 5-3-72 .对容抗及“阻碍作用的理解对容抗的理解：容抗是表示电容器对交变电流阻碍作用大小的物理量.容1抗的大小与自身的电容量、交变电流的频率有关，可用*0=歳来表示，单位 是欧姆.此公式虽然不要求掌握，但可以用来定性地分析问题，当交变电流的频 率增加时，容抗减小.电容器对交变电流的阻碍作用：对导线中形成电流的自由电荷来说，当 电源的电压推动它们向某一方向做定向移动的时候，电容器两极板上积累的电荷 却对抗它们向这个方向做定向移动，这就产生了对交变电流的阻碍作用
13、.“阻碍作用可概括为：“隔直流、通交流，“通高频、阻低频.3. 电阻、感抗、容抗的区别电阻感抗容抗产生的原 因定向移动的自由电荷 与不动的离子间的碰 撞由于电感线圈的 自感现象阻碍电 流的变化电容器两极板上积累 的电荷对向这个方向 定向移动的电荷的对 抗作用在电路中的特点对直流、交流均有阻碍 作用对交流有阻碍作 用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 大决定因素由导体本身（长短、粗 细、材料）决定，与温度 有关由线圈本身的自 感系数和交流的 频率f决定由电容的大小和交流的频率f决定电能的转 化与做功电流通过电阻做功，电能转化为内能电能和磁场能往复转化电能与电场能往复转
14、化4.（多项选择）如图5-3-8所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说 法正确的选项是（）图 5-3-8A把电介质插入电容器，灯泡变亮B增大电容器两板间的距离，灯泡变亮C减小电容器两板间的正对面积，灯泡变暗D使交变电流频率减小，灯泡变暗【解析】 电容器的电容与介电常数成正比，与正对面积成正比，与两板间 距离成反比而容抗与电容成反比，与频率成反比把介质插入电容器，电容变 大，容抗减小，灯泡变亮，A正确；电容器两板间距离增大，电容减小，容抗增 大，灯泡变暗，B错；减小电容器两极正对面积，电容减小，容抗增大，灯泡变 暗，C正确；交流电的频率减小，容抗增大，灯泡变暗,D正确.【答案】ACD5如图
15、5-3-9所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，以下说法不正确 的选项是（）【导学号：05002106】 图 5-3-9A. a、b端接恒稳直流电，灯泡发亮B. a、b端接交变电流，灯泡发亮C. a、b端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大D. a、b端接交变电流，灯泡发亮，在不改变交变电流有效值的情况下增大 其频率，灯泡亮度增大【解析】 电容器有“通交流、隔直流、通高频、阻低频的特点，A错， B对；容抗大小与电容器电容成反比，电容越大，容抗越小，灯泡越亮,C对； 容抗大小与交流电的频率成反比，频率越大，容抗越小，灯泡越亮,D对.【答案】A6如图5-3-10所示是一个判断AB之间电源性质的仪器，假设接通电源后 只有绿灯亮，那么AB之间
