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1、第三第三节电感和感和电容容对交交变电流的流的影响影响学学习目目标：1.通通过实验了解了解电感器感器对交交变电流的阻碍作用，流的阻碍作用，能能够运用所学知运用所学知识分析含有分析含有电感的感的简单交交变电路路2通通过实验了解了解电容器容器对交交变电流的阻碍作用，能流的阻碍作用，能够分析分析简单交交变电路中路中电容器的作用容器的作用3简单了解了解电感器和感器和电容器在容器在电工和工和电子技子技术中的中的应用用重点重点难点：点：1.交交变电流流“通通过”电容器的原理容器的原理2影响容抗、感抗大小的因素影响容抗、感抗大小的因素目标导航目标导航目标导航目标导航新新知知初初探探自自主主学学习习一、一、电感
2、器感器对交交变电流的阻碍作用流的阻碍作用自主探究自主探究实验现象象：(1)如如图531所所示示，把把线圈圈L与与灯灯泡泡串串联起起来来，先先把把它它们接接到到直直流流电源源上上，再再把把它它们接接到到交交流流电源源上上取取直直流流电源源的的电压与与交交流流电压的的有有效效值相相等等，接接通通直直流流电源源时，灯灯泡泡亮亮些些；接通交流接通交流电源源时，灯泡暗些，灯泡暗些图图531(2)在图乙中，保持交流电源不变，而改用自感系在图乙中，保持交流电源不变，而改用自感系数大的线圈，或保持电感线圈不变，而改用频率数大的线圈，或保持电感线圈不变，而改用频率更高的交流电源，灯泡比原来更暗更高的交流电源，灯
3、泡比原来更暗成功成功发现1感抗：感抗：(1)物理意物理意义：表示：表示电感感线圈圈对_电流流_作用的大小作用的大小(2)影响感抗大小的因素：影响感抗大小的因素：线圈的圈的_越大，交流的越大，交流的_越高，感抗越大越高，感抗越大2感抗的感抗的应用用交交变阻碍阻碍自感系数自感系数频率率类型区型区别低低频扼流圈扼流圈高高频扼流圈扼流圈自感系数自感系数较大大_感抗大小感抗大小较大大_作用作用通通_、阻阻_通通_、通通_、阻、阻_较小小较小小直流直流交流交流直流直流低低频高高频二、交变电流能够通过电容器二、交变电流能够通过电容器自主探究自主探究实验现象：如图实验现象：如图532所示，把电容器所示，把电容
4、器C与与灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上取直流电源的电再把它们接到交流电源上取直流电源的电压与交流电压的有压与交流电压的有效值相等接通直流效值相等接通直流电源时，灯泡不亮；接电源时，灯泡不亮；接通交流电源时，灯泡亮通交流电源时，灯泡亮图图532成功成功发现_电流能流能够通通过电容器，容器，_不能通不能通过电容器容器三、三、电容器容器对交交变电流的阻碍作用流的阻碍作用自主探究自主探究实验现象象：(1)如如图533所所示示，把把电容容器器C与与灯灯泡泡串串联起起来来，先先把把它它们接接到到交交流流电源源上上,再再把把电容容器器取取下
5、下来来，使使灯灯泡泡直直接接接接到到交交流流电源源上，灯泡要比有上，灯泡要比有电容器容器时更亮更亮交交变恒定直流恒定直流图533(2)在甲在甲图中，若保持交流中，若保持交流电源不源不变，而改用，而改用电容容大的大的电容器，或保持容器，或保持电容器的容器的电容不容不变,而改用而改用频率更高的交流率更高的交流电源，灯泡比原来更亮源，灯泡比原来更亮成功成功发现1容抗：容抗：(1)物理意物理意义：表示：表示电容器容器对_电流流_作用的大小作用的大小(2)影响容抗大小的因素：影响容抗大小的因素：电容器的容器的_越大，交流的越大，交流的_越高，容抗越小越高，容抗越小2应用：用：电容器具有容器具有“_，_”
6、的作用的作用交交变阻碍阻碍电容容频率率隔直流隔直流通交流通交流要要点点探探究究讲讲练练互互动动要点要点1电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流的阻碍作用1.电感对交变电流的阻碍作用的成因电感对交变电流的阻碍作用的成因通过线圈的电流大小和方向变化，都会引起通过通过线圈的电流大小和方向变化，都会引起通过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，这种现象就是自感现象根据楞次定律，自感电这种现象就是自感现象根据楞次定律，自感电动势所引起的感应电流总是要使它产生的磁场阻动势所引起的感应电流总是要使它产生的磁场阻碍线圈内原有磁场的变化，所以自感电动势对线碍线圈内原
7、有磁场的变化，所以自感电动势对线圈中电流的变化有阻碍作用，这样就形成了对交圈中电流的变化有阻碍作用，这样就形成了对交变电流的阻碍作用，电感对交变电流阻碍作用的变电流的阻碍作用，电感对交变电流阻碍作用的大小就称为感抗大小就称为感抗2.感抗的两个决定因素感抗的两个决定因素决定感抗大小的因素有两个：一是交变电流的频决定感抗大小的因素有两个：一是交变电流的频率，二是自感系数率，二是自感系数L.L决定于线圈本身的性质，决定于线圈本身的性质，即线圈匝数、横截面积、有无铁芯等因素即线圈匝数、横截面积、有无铁芯等因素3.电感线圈在电路中的作用电感线圈在电路中的作用由上面第一个因素可知：电感线圈对恒定直由上面第
8、一个因素可知：电感线圈对恒定直流流(I/t0)没有感抗作用，因此电感线圈可没有感抗作用，因此电感线圈可以概括为以概括为“通直流，阻交流通直流，阻交流”，同时对频率越高，同时对频率越高的交变电流感抗越大，即所谓的交变电流感抗越大，即所谓“通低频，阻通低频，阻高频高频”由上面第二个因素可知：要求低频扼流圈感由上面第二个因素可知：要求低频扼流圈感抗大，就要用自感系数较大的线圈即匝数较抗大，就要用自感系数较大的线圈即匝数较多并有铁芯的扼流圈来担任；多并有铁芯的扼流圈来担任；高频扼流圈的自感系数要小得多，可以用匝数高频扼流圈的自感系数要小得多，可以用匝数少且没有铁芯的扼流圈来担任少且没有铁芯的扼流圈来担
9、任(2012信阳高级中学高二检测信阳高级中学高二检测)在如图在如图534所示的电路中，所示的电路中，L为电感线圈，为电感线圈，L为灯为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压流电源的电压u220sin100tV若保持电压若保持电压的有效值不变，只将的有效值不变，只将电源频率改为电源频率改为100Hz，下列说法正确的有下列说法正确的有()例例1图图534A电流表示数增大电流表示数增大B电压表示数增大电压表示数增大C灯泡变暗灯泡变暗D灯泡变亮灯泡变亮【思思路路点点拨】根根据据频率率的的变化化，判判断断感感抗抗的的变化化，然然后后分分析析电路路电
10、流流、电压及及电灯灯功功率率的的变化化【答案答案】BC【规律律总结】电感与感与电阻阻对电流阻碍作用流阻碍作用的区的区别：电阻阻对直流、交流的阻碍作用大小直流、交流的阻碍作用大小一一样，而，而电感感对恒定恒定电流没有阻碍作用，流没有阻碍作用，对交流的阻碍作用大小与交流的阻碍作用大小与频率有关率有关变式训练变式训练1.如图如图535所示，输入端所示，输入端AB的输入电压既的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中正确有直流成分，又有交流成分，以下说法中正确的是的是(L的直流电阻不为的直流电阻不为0)()A直流成分只能从直流成分只能从L通过通过B交流成分只能从交流成分只能从R通过通过C通过通过
11、R的既有直流成分的既有直流成分又有交流成分又有交流成分D通过通过L的直流成分比通的直流成分比通过过R的直流成分必定要大的直流成分必定要大图图535解析：选解析：选C.由于线圈的直流电阻不为零，所以由于线圈的直流电阻不为零，所以有直流成分通过有直流成分通过R，而线圈对交流有阻碍作用，而线圈对交流有阻碍作用，因此也有交流成分通过因此也有交流成分通过R，A错，错，C正确由于正确由于R对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过L,B错，因为一般导线的直流电阻都很小，但错，因为一般导线的直流电阻都很小，但R的大小不知，所以通过线圈的直流比通过的大小不知，所以通过线圈
12、的直流比通过R的不的不一定大，一定大，D错误错误要点要点2电容对交变电流的阻碍作用电容对交变电流的阻碍作用1.交变电流交变电流“通过通过”电容器电容器电容器两极板间是绝缘材料，当电容器接到电容器两极板间是绝缘材料，当电容器接到交流电源上时，自由电荷不会通过两极板间交流电源上时，自由电荷不会通过两极板间的绝缘电介质，只不过在交变电压的作用下的绝缘电介质，只不过在交变电压的作用下,电容器交替进行充电和放电，电路中就有电电容器交替进行充电和放电，电路中就有电流了，表现为交变电流流了，表现为交变电流“通过通过”了电容器了电容器2.电容器对交变电流有阻碍作用的原因电容器对交变电流有阻碍作用的原因电容器是
13、由两块彼此绝缘的导体构成的，因此直流电容器是由两块彼此绝缘的导体构成的，因此直流电不能通过电容器，而交变电流却能通过电容器，电不能通过电容器，而交变电流却能通过电容器，原因是什么呢？原来自由电荷实际上并没有通过电原因是什么呢？原来自由电荷实际上并没有通过电容器的电介质，只不过在交变电压的作用下，当电容器的电介质，只不过在交变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器充电，电荷在电容器的极板源电压升高时，电容器充电，电荷在电容器的极板上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时，电容上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，形成放电电器放电，电荷从电容器的极板上放出，形
14、成放电电流电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交变电流流，表现为交变电流“通过通过”了电容器了电容器3.决定容抗的两个因素决定容抗的两个因素交流电的频率和电容器的电容交流电的频率和电容器的电容4.电容在电路中的作用电容在电路中的作用交变电流的频率越高，电容器充电时集聚的交变电流的频率越高，电容器充电时集聚的电荷相对较少，对电荷运动的阻碍作用越小电荷相对较少，对电荷运动的阻碍作用越小,容抗也越小同理，电容器的电容越大，容容抗也越小同理，电容器的电容越大，容纳电荷的本领越大，充放电时所受的阻碍越纳电荷的本领越大，充放电时所受的阻碍越小，容抗也
15、就越小，所以电容有小，容抗也就越小，所以电容有“通交流，隔通交流，隔直流，通高频、阻低频直流，通高频、阻低频”的作用的作用如图如图536所示，白炽灯和电容器串所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交流电源的频率联后接在交变电源的两端，当交流电源的频率增加时增加时()A电流表示数增大电流表示数增大B电压表示数增大电压表示数增大C灯泡变暗灯泡变暗D灯泡变亮灯泡变亮图图536例例2【思思路路点点拨】根根据据频率率的的变化化，判判断断容容抗抗的的变化化,然后分析然后分析电流、流、电压及灯泡功率的及灯泡功率的变化化【精精讲精精析析】频率率增增大大可可知知，容容抗抗减减小小，电流流增增大大，电灯
16、灯两两端端电压增增大大，电压表表示示数数变小小，灯灯泡泡功功率增大而率增大而变亮，故亮，故A、D项正确正确【答案答案】AD【规律律总结】电容容器器对交交流流电的的阻阻碍碍作作用用大大小小(容容抗抗)与与电容容大大小小和和交交流流电频率率都都有有关关电容容越越大大,容容抗越小，抗越小，频率越高，容抗越小率越高，容抗越小变式训练变式训练2.(2012江门二中高二月考江门二中高二月考)如图如图537所示所示,甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同，则下列表示数都相同，则下列说
17、法正确的是说法正确的是()图图537A灯灯L1比灯比灯L2亮亮B灯灯L3也能也能发光，但亮度最暗光，但亮度最暗C灯灯L2和和L4亮度相同亮度相同D灯灯L4比灯比灯L1亮亮解析：解析：选CD.电压表示数相同，表示数相同，说明交流明交流电的的有有效效值相相同同题甲甲图中中电容容器器与与灯灯L1串串联，电容器容器对电流有阻碍作用；乙流有阻碍作用；乙图中中电容器与容器与灯灯L2并并联，交，交变电压全部加在灯全部加在灯L2上；上；丙丙图中中电容容器器与与灯灯L3串串联且且是是直直流流电源源，电容容器器隔隔直直通通交交，所所以以没没有有电流流流流过灯灯L3，灯灯L3不不亮亮；丁丁图中中电容容器器与与灯灯L
18、4并并联，电流流全全部部流流过灯灯L4.综合以上分析，合以上分析，C、D项正确正确热热点点示示例例创创新新拓拓展展电感、感、电容在交容在交变电流流电路中的路中的应用用1.电容器的容器的应用用(1)隔隔直直电容容器器，如如图538所所示示作作用用是是“通通交交流流、隔隔直直流流”，因因为直直流流电不不能能通通过电容容器器，交交流流电能能“通通过”电容容器器起起这样作作用的用的电容器容器电容要大些容要大些图538图538(2)高频旁路电容器，如图高频旁路电容器，如图539所示，作用是所示，作用是“通高频、阻低频通高频、阻低频”，因为对不同频率的交流电，因为对不同频率的交流电,频率越高，容抗越小，频
19、率越低，容抗越大频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大,即电容对低频交变电流阻碍作用大，对高频交变即电容对低频交变电流阻碍作用大，对高频交变电流阻碍作用小，起这样作用的电容器电容要小电流阻碍作用小，起这样作用的电容器电容要小些些2.电感器的应用电感器的应用(1)低频扼流圈：可起到低频扼流圈：可起到“通直流、阻交流通直流、阻交流”的作的作用用(2)高频扼流圈：可起到高频扼流圈：可起到“通直流、通低频、阻高通直流、通低频、阻高频频”的作用的作用3.电感和电容的组合应用电感和电容的组合应用根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合到一起来完成一定的
20、任务可以将二者结合到一起来完成一定的任务(1)如果将电容器与负载并联，然后与电感线圈如果将电容器与负载并联，然后与电感线圈串联，就能更好的起到滤掉电流中交流成分或串联，就能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，如图高频成分的作用，如图5310所示所示图图5310图图5311(2)如果将电感线圈与负载并联，然后与电容如果将电感线圈与负载并联，然后与电容器串联，就能更好的起到滤掉电流中直流成分器串联，就能更好的起到滤掉电流中直流成分和低频成分的作用，如图和低频成分的作用，如图5311所示所示图5312经典案例典案例如如图5312所示是所示是电视机机电源源部分的部分的滤波装置，当波装置，当输
21、入端入端输入含有直流成入含有直流成分、交流低分、交流低频成分的成分的电流后，能在流后，能在输出端得出端得到到较稳定的直流定的直流电，试分析其工作原理及各分析其工作原理及各电容和容和电感的作用感的作用【解解题样板板】当当含含有有多多种种成成分分的的电流流输入入到到C1两两端端时，由由于于C1具具有有“通通交交流流、隔隔直直流流”的的功功能能，电流流中中的的交交流流成成分分被被衰衰减减；而而线圈圈L有有“通通直直流流、阻阻交交流流”的的功功能能，直直流流成成分分电流流顺利利通通过L，一一小小部部分分交交流流通通过L；到到达达C2两两端端时，由由于于C2具具有有“通通交交流流、隔隔直直流流”的的功功能能，C2进一一步步滤除除电流流中中残残余余的的交交流流成成分，分，这样在在输出端得到出端得到较稳定的直流定的直流电【答案答案】见解解题样板板【名师点评名师点评】本题联系电视机中的实际电路，本题联系电视机中的实际电路，应分别考虑应分别考虑L、C的作用：的作用：L对直流起对直流起“短路短路”作用作用,对交流起阻碍作用；对交流起阻碍作用；C对直流对直流“断路断路”，对交流有旁，对交流有旁路分流作用，本题路分流作用，本题C1、C2两次对交流分流，滤波两次对交流分流，滤波效果更好效果更好
