《高中物理 5.3 电感和电容对交变电流的影响课件 新人教版选修32》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 5.3 电感和电容对交变电流的影响课件 新人教版选修32（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1通过实验理解电感器对交流的阻碍作用，通过实验理解电感器对交流的阻碍作用， 知道感抗的物理意义及影响因素。知道感抗的物理意义及影响因素。2通过实验理解电容器对交变电流的阻碍通过实验理解电容器对交变电流的阻碍 作用，知道容抗的物理意义及影响因素。作用，知道容抗的物理意义及影响因素。3了解电容和电感在电工和电子技术中的了解电容和电感在电工和电子技术中的 应用，能够分析简单电路中的电容、电应用，能够分析简单电路中的电容、电 感的作用。感的作用。1电感器对交变电流的阻碍作用电感器对交变电流的阻碍作用(1)实验探究：实验探究：读教材读教材填要点填要点 (2)感抗：感抗： 物理意义：表示电感器对交流的物理
2、意义：表示电感器对交流的 的大小。的大小。 影响感抗大小的因素：线圈的自感系数越大，交流的影响感抗大小的因素：线圈的自感系数越大，交流的频率越高，感抗频率越高，感抗 。 阻碍作用阻碍作用越大越大类型类型区别区别低频扼流圈低频扼流圈高频扼流圈高频扼流圈自感系数自感系数较大较大较小较小感抗大小感抗大小较大较大较小较小作用作用通通 、阻、阻通低频、通直通低频、通直流，阻流，阻(3)感抗的应用：感抗的应用：交流交流直流直流高频高频 2电容器对交变电流的作用电容器对交变电流的作用 (1)交变电流能够通过电容器：交变电流能够通过电容器： 当电容器接到交流电源的两端时，由于瞬时电压在不当电容器接到交流电源的
3、两端时，由于瞬时电压在不停地变化，当电压升高时，电容器停地变化，当电压升高时，电容器 ，形成，形成 电流；电流；当电压降低时，电容器当电压降低时，电容器 ，形成，形成 电流。因此在电流。因此在电容器中形成了交替地电容器中形成了交替地 和和 的过程，电路中就的过程，电路中就有了电流，表现为交流有了电流，表现为交流“通过通过”了电容器。了电容器。充电充电充电充电放电放电放电放电充电充电放电放电 (2)电容器对电流的阻碍作用：电容器对电流的阻碍作用： 容抗：表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。容抗：表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。 影响容抗大小的因素：容抗的大小由电容器的影响容抗大小的因素：容抗
4、的大小由电容器的和交变电流的和交变电流的 决定。电容越大，交变电流的频率越决定。电容越大，交变电流的频率越高，容抗高，容抗 。 电容器在电路中的作用：电容器在电路中的作用： 通交流，隔通交流，隔 ；通；通 ，阻低频。，阻低频。电容电容频率频率越小越小直流直流高频高频 关键一点关键一点在直流电路中对电流起阻碍作用的是在直流电路中对电流起阻碍作用的是电阻，在交流电路中，对电流起阻碍作用的，除电阻外，电阻，在交流电路中，对电流起阻碍作用的，除电阻外，还有电感和电容。还有电感和电容。试身手试身手夯基础夯基础1关于对感抗的理解，下面说法正确的有关于对感抗的理解，下面说法正确的有 ()A感抗是由于电流变化
5、时在线圈中产生了自感电动势感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势 而对电流的变化产生的阻碍作用而对电流的变化产生的阻碍作用B感抗仅与线圈自感系数有关，与电源的频率无关感抗仅与线圈自感系数有关，与电源的频率无关C电感产生的感抗对交变电流有阻碍作用，但不会因电感产生的感抗对交变电流有阻碍作用，但不会因此消耗电能此消耗电能D感抗和电阻等效，对任何交变电流都是一个确定值感抗和电阻等效，对任何交变电流都是一个确定值解析：解析：感抗产生的实质是线圈的自感，所以感抗产生的实质是线圈的自感，所以A正确；感抗正确；感抗的大小与线圈的自感系数以及电源的频率都有关系，的大小与线圈的自感系数以及电源的频率都有关
6、系，B错错误；交流通过线圈时，电感产生的感抗对交变电流有阻误；交流通过线圈时，电感产生的感抗对交变电流有阻碍作用，但电能和磁场能相互转化，不消耗电能，碍作用，但电能和磁场能相互转化，不消耗电能，C正确；正确；感抗和电阻不同，感抗不仅与自感系数有关，还与交流感抗和电阻不同，感抗不仅与自感系数有关，还与交流电的频率有关，所以电的频率有关，所以D错误。错误。答案：答案： AC2.交变电流通过一段长直导线时，电流交变电流通过一段长直导线时，电流 为为I，如果把这根长直导线绕成线圈，如果把这根长直导线绕成线圈， 如图如图531所示，再接入原电路，所示，再接入原电路， 通过线圈的电流为通过线圈的电流为I，
7、则，则() 图图531AIIBIICII D无法比较无法比较解析：解析：长直导线的自感系数很小，感抗可忽略不计，其长直导线的自感系数很小，感抗可忽略不计，其对交变电流的阻碍作用可以看做是纯电阻，流经它的交对交变电流的阻碍作用可以看做是纯电阻，流经它的交变电流只受到导线电阻的阻碍作用。当导线绕成线圈后，变电流只受到导线电阻的阻碍作用。当导线绕成线圈后，电阻值未变，但自感系数增大，对交变电流的阻碍作用电阻值未变，但自感系数增大，对交变电流的阻碍作用不但有电阻，而且有感抗，阻碍作用增大，电流减小，不但有电阻，而且有感抗，阻碍作用增大，电流减小，故答案应选故答案应选B。答案：答案： B3.如图如图53
8、2所示的电路中，正弦交流所示的电路中，正弦交流 电源电压的有效值为电源电压的有效值为220 V，则关于交，则关于交 流电压表的示数，以下说法中正确的流电压表的示数，以下说法中正确的 是是 () 图图532 A等于等于220 V B大于大于220 V C小于小于220 V D等于零等于零解析：解析：虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻碍作用，虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根据分压原理可知电阻两端的电压小电容器与电阻串联，根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，C正确。正确。答案：答案： C4.
9、如图如图533所示，接在交变电源上的所示，接在交变电源上的 电灯泡正常发光，若在两板间插入电介电灯泡正常发光，若在两板间插入电介 质，则灯泡亮度变质，则灯泡亮度变_，若增大两板，若增大两板 图图533 间距，则灯泡亮度变间距，则灯泡亮度变_，使交变电流频率变大，则，使交变电流频率变大，则 灯泡亮度变灯泡亮度变_。解析：解析：当两板间插入电介质时，电容器的电容变大了，电当两板间插入电介质时，电容器的电容变大了，电容器的容抗变小了，故灯泡亮度变亮了；若增大两板间距，容器的容抗变小了，故灯泡亮度变亮了；若增大两板间距，电容器的电容变小，容抗变大，故灯泡亮度变暗；使交变电容器的电容变小，容抗变大，故灯
10、泡亮度变暗；使交变电流的频率变大，容抗变小，则灯泡亮度变亮。电流的频率变大，容抗变小，则灯泡亮度变亮。答案：答案：亮暗亮亮暗亮 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，都会引起通过线圈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。根据楞次定律，的磁通量发生变化，从而产生感应电动势。根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍线圈内原有磁场的变化，所以自感应电流的磁场总是阻碍线圈内原有磁场的变化，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，这样就形成了对交变电流的
11、阻碍作用。对交变电流的阻碍作用。4扼流圈扼流圈(1)低频扼流圈：低频扼流圈：特点：自感系数大，产生的感抗也很大。特点：自感系数大，产生的感抗也很大。作用：通直流，阻交流。作用：通直流，阻交流。(2)高频扼流圈：高频扼流圈：特点：自感系数小，对低频交流的阻碍作用小。特点：自感系数小，对低频交流的阻碍作用小。作用：通直流、通低频，阻高频。作用：通直流、通低频，阻高频。思路点拨思路点拨解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)感抗与交变电流的频率关系。感抗与交变电流的频率关系。(2)电阻与电感线圈的连接方式。电阻与电感线圈的连接方式。答案答案BC (1)交变电流通过电感线圈时，线圈产
12、生自感电动势阻交变电流通过电感线圈时，线圈产生自感电动势阻碍电流通过。碍电流通过。 (2)低频扼流圈的自感系数大，对低频交流的阻碍作用低频扼流圈的自感系数大，对低频交流的阻碍作用大，对高频交流的阻碍作用更大。大，对高频交流的阻碍作用更大。 1交变电流交变电流“通过通过”电容器电容器 电容器是由两块彼此绝缘的导体构成的，因此直流电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。但交变电流却能通过电容器，电容器接到不能通过电容器。但交变电流却能通过电容器，电容器接到交流电源上时，自由电荷实际上并没有通过电容器的电介质，交流电源上时，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
13、电压的作用下，当电源电压升高时，电容器充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上集聚，形成充电电流；当电源电电，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，电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，形成压降低时，电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，形成放电电流。电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，放电电流。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电容器对交变电流的阻碍作用电容器对交变电流的阻碍作用 (1)产生原因：电源电压推动自由电荷定向运动，电容产生原因：电源电压推动自
14、由电荷定向运动，电容器两极板上积累的电荷反抗自由电荷的定向运动，从而产生器两极板上积累的电荷反抗自由电荷的定向运动，从而产生了电容器对交变电流的阻碍作用。了电容器对交变电流的阻碍作用。 (2)容抗：电容器对交流阻碍作用的大小用容抗表示。容抗：电容器对交流阻碍作用的大小用容抗表示。容抗的大小与电容器的电容和交变电流的频率有关。容抗的大小与电容器的电容和交变电流的频率有关。3电阻、感抗、容抗的区别电阻、感抗、容抗的区别电阻电阻感抗感抗容抗容抗在电路在电路中的特中的特点点对直流、交对直流、交流均有阻碍流均有阻碍作用作用只对变化的电只对变化的电流，如交流有流，如交流有阻碍作用阻碍作用对直流的阻碍作用对
15、直流的阻碍作用无限大，对交流的无限大，对交流的阻碍作用随频率的阻碍作用随频率的降低而增大降低而增大名师点睛名师点睛电感、电容接到交流电源上时，电能与磁电感、电容接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能往复转化，所以不会消耗电能。而电流通过场能或电场能往复转化，所以不会消耗电能。而电流通过电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能的损耗。电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能的损耗。 2.如图如图535所示，在电路两端所示，在电路两端加上正弦式电流，保持电压有效值不加上正弦式电流，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯况是：灯1变亮，灯变亮，灯2变暗，
16、灯变暗，灯3不变，不变， 图图535则则M、N、L中所接元件可能是中所接元件可能是 () AM为电阻，为电阻，N为电容器，为电容器，L为电感线圈为电感线圈 BM为电感线圈，为电感线圈，N为电容器，为电容器，L为电阻为电阻 CM为电容器，为电容器，N为电感线圈，为电感线圈，L为电阻为电阻 DM为电阻，为电阻，N为电感线圈，为电感线圈，L为电容器为电容器思路点拨思路点拨解答本题应把握以下两点：解答本题应把握以下两点：(1)电阻不随交变电流频率的变化而改变。电阻不随交变电流频率的变化而改变。(2)交变电流频率增加，感抗增大而容抗减小。交变电流频率增加，感抗增大而容抗减小。 解析解析当交变电流的频率增
17、大时，线圈的感抗变大，当交变电流的频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，由灯电容器的容抗变小，由灯1变亮、灯变亮、灯2变暗，可知变暗，可知M为电容为电容器，器，N为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故L为为电阻，电阻，C正确。正确。 答案答案C 电阻、电感线圈、电容器在交流电路中的作用不同。电阻、电感线圈、电容器在交流电路中的作用不同。电阻对所有电流阻碍作用相同，阻碍的结果是电能转化为电阻对所有电流阻碍作用相同，阻碍的结果是电能转化为内能；纯电感线圈、电容器对交流的阻碍作用与频率有关，内能；纯电感线圈、电容器对交流的阻碍作用与频率有关，阻碍
18、的结果是电能和磁场能、电场能相互转化。阻碍的结果是电能和磁场能、电场能相互转化。 1电容器对交变电流作用的应用电容器对交变电流作用的应用 (1)隔直电容器：如图隔直电容器：如图536所示，电容器的作用是所示，电容器的作用是“通交流、隔直流通交流、隔直流”，因为直流电不能通过电容器，交流电，因为直流电不能通过电容器，交流电能能“通过通过”电容器。这种电容器的电容一般比较大。电容器。这种电容器的电容一般比较大。图图536 图图537 (2)高频旁路电容器：如图高频旁路电容器：如图537所示，电容器的作所示，电容器的作用是用是“通高频，阻低频通高频，阻低频”，因为对不同频率的交变电流，频，因为对不同
19、频率的交变电流，频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大，即电容器对低率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大，即电容器对低频交变电流阻碍作用大，对高频交变电流阻碍作用小。这频交变电流阻碍作用大，对高频交变电流阻碍作用小。这种电容器的电容一般较小。种电容器的电容一般较小。 2.电感器和电容器的组合应用电感器和电容器的组合应用 根据电感器、电容器对交变电流阻根据电感器、电容器对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合并与电碍作用的特点，可以将二者结合并与电 图图538阻组合到一起使用。阻组合到一起使用。 (1)如果将电容器与负载并联，然后与电感器串联，就如果将电容器与负载并联，然后与电感器串联，就能更好
20、地起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，如能更好地起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，如图图538所示。所示。 (2)如果将电感器与负载并联，然如果将电感器与负载并联，然后与电容器串联，就能更好地起到滤后与电容器串联，就能更好地起到滤掉电流中直流成分和低频成分的作用，掉电流中直流成分和低频成分的作用， 图图539如图如图539所示。所示。 3.如图如图5310所示，线圈的自感所示，线圈的自感系数系数L和电容器的电容和电容器的电容C都很小都很小(如如L1 mH，C200 pF)，此电路的重要作，此电路的重要作用是用是 () 图图5310 A阻直流通交流，输出交流阻直流通交流，输出交流 B阻
21、交流通直流，输出直流阻交流通直流，输出直流 C阻低频通高频，输出高频交流阻低频通高频，输出高频交流 D阻高频通低频，输出低频交流和直流阻高频通低频，输出低频交流和直流 思路点拨思路点拨根据自感系数根据自感系数L和电容器的电容和电容器的电容C的大小确定其在电路中的具体作用。的大小确定其在电路中的具体作用。解析解析因线圈自感系数因线圈自感系数L很小，所以对低频成分的阻很小，所以对低频成分的阻碍作用很小，这样直流和低频成分能顺利通过线圈，电容器碍作用很小，这样直流和低频成分能顺利通过线圈，电容器并联在电路中，起旁路作用，因电容并联在电路中，起旁路作用，因电容C很小，对低频成分的很小，对低频成分的阻碍
22、作用很大，而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小，阻碍作用很大，而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小，被它旁路，最终输出的是低频交流和直流。被它旁路，最终输出的是低频交流和直流。答案答案D 解决这类问题应注意以下两个方面：解决这类问题应注意以下两个方面： (1)L、C的作用分别考虑，的作用分别考虑，L对直流起对直流起“短路短路”作用，对作用，对交流起阻碍作用；交流起阻碍作用；C对直流是对直流是“断路断路”，对交流是通路，但具，对交流是通路，但具有有“通高频，阻低频通高频，阻低频”的特性。的特性。 (2)L、C相对于负载位置不同，所起到的作用不同。相对于负载位置不同，所起到的作用不同。 1电感
23、器对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示，电感器对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示，线圈的自感系数越大，交流的频率越高，电感对交流的阻线圈的自感系数越大，交流的频率越高，电感对交流的阻碍作用就越大，线圈的感抗就越大。碍作用就越大，线圈的感抗就越大。 2电容器对交变电流有阻碍作用，其大小是由电容电容器对交变电流有阻碍作用，其大小是由电容器的电容和交变电流的频率共同决定，电容器的电容越大，器的电容和交变电流的频率共同决定，电容器的电容越大，频率越高，容抗越小。容抗是由于电容器极板上积累的电频率越高，容抗越小。容抗是由于电容器极板上积累的电荷反抗自由电荷的定向移动形成的。荷反抗自由电荷的定向移动形成的。
