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1、第第3节节 交流电路中的电容和电感交流电路中的电容和电感课标定位学习目标：学习目标：1.了解电容器在电路了解电容器在电路中起隔断直流、导通交变电流的作用，中起隔断直流、导通交变电流的作用，定性了解电容器对交变电流有阻碍作定性了解电容器对交变电流有阻碍作用，知道影响容抗大小的因素用，知道影响容抗大小的因素2了解电感器在电路中对直流了解电感器在电路中对直流有导通作用，能通过交变电流，定性有导通作用，能通过交变电流，定性了解电感对交流有阻碍作用，知道影了解电感对交流有阻碍作用，知道影响感抗大小的因素响感抗大小的因素重点难点：电容、电感对交流电的影响重点难点：电容、电感对交流电的影响易错问题：易错问题
2、：1.由于对电容、电感在电路中的作由于对电容、电感在电路中的作用不理解，误认为交流电通过电容用不理解，误认为交流电通过电容2感抗和容抗随电感和电容的变化易混淆感抗和容抗随电感和电容的变化易混淆一、电容、电感对直流和交流的影响一、电容、电感对直流和交流的影响实验表明，电阻器对直流电路的影响与实验表明，电阻器对直流电路的影响与对交流电路的影响是对交流电路的影响是 的，电容器不能让的，电容器不能让直流电通过但能让直流电通过但能让 通过，电感器既能通过，电感器既能让直流电通过也能让让直流电通过也能让 通过，但电容器、通过，但电容器、电感器对交流电有一定的电感器对交流电有一定的 作用作用基础知识梳理基础
3、知识梳理相同相同交流电交流电交流电交流电阻碍阻碍二、电容器的容抗及其应用二、电容器的容抗及其应用 1.由实验分析可知，电容器对交流有一定由实验分析可知，电容器对交流有一定的阻碍作用，这种阻碍作用叫做的阻碍作用，这种阻碍作用叫做 电容越电容越大，交变电流的频率越高，容抗就越小，电容大，交变电流的频率越高，容抗就越小，电容器对交变电流的阻碍作用也就越器对交变电流的阻碍作用也就越 2电容器具有电容器具有“隔直流、通交流隔直流、通交流”的特性，的特性，在电路中起这种作用的电容器叫做在电路中起这种作用的电容器叫做 ；电容器还具有；电容器还具有“阻低频、通高频阻低频、通高频”的特性，的特性，在电路中起这种
4、作用的电容器叫做在电路中起这种作用的电容器叫做 容抗容抗小小隔直电隔直电容器容器高频旁高频旁路电容器路电容器电容器电容器“通交流通交流”是电流流过电容器了吗？是电流流过电容器了吗？【思考思考提示提示】没有，电容器在交变电压作用没有，电容器在交变电压作用下反复进行充电、放电、反向充电、反向放电，电路中下反复进行充电、放电、反向充电、反向放电，电路中有持续的交变电流，好象电流通过了电容器有持续的交变电流，好象电流通过了电容器思考三、电感器的感抗及其应用三、电感器的感抗及其应用1在物理学中，电感对交流的阻碍作用叫做在物理学中，电感对交流的阻碍作用叫做自自感感系系数数越越大大、交交变变电电流流的的频频
5、率率越越高高，感感抗抗就越大，电感器对交流的阻碍作用也就越就越大，电感器对交流的阻碍作用也就越 2 对对低低频频交交流流会会产产生生很很大大的的阻阻碍碍作作用用，而而对对直直流流的的阻阻碍碍作作用用却却较较小小，在在电电子子线线路路中中可可以以起起到到“ 、 ”的的作作用用 只只对对频频率率很很高高的的交交流流产产生生很很大大的的阻阻碍碍作作用用，而而对对低低频频交流的阻碍作用很小，在电子线路中可以起到交流的阻碍作用很小，在电子线路中可以起到“ 、 ”的作用的作用感抗感抗低频扼流圈低频扼流圈阻交流阻交流 通直流通直流高频扼流圈高频扼流圈阻高频阻高频通低频通低频大大一、电容、电感对交变电流的阻碍
6、作用一、电容、电感对交变电流的阻碍作用1电容对交变电流的作用电容对交变电流的作用(1)交变电流能交变电流能“通过通过”电容器的实质电容器的实质电容器的两极板之间是相互绝缘的，不论是恒定电容器的两极板之间是相互绝缘的，不论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介质通常所说的交变电流的绝缘介质通常所说的交变电流“通过通过”电容器，并电容器，并不是自由电荷穿过了电容器，而是在交流电源作用下，不是自由电荷穿过了电容器，而是在交流电源作用下，当电压升高时电容器充电，电容器极板上的电荷量增当电压升高时电容器充电，电容器极板上的电荷量增加，形
7、成充电电流，如图加，形成充电电流，如图331甲；当电压降低时甲；当电压降低时电容器放电，电容器极板上的电荷量减少，形成放电电容器放电，电容器极板上的电荷量减少，形成放电电流，如图电流，如图331乙由于电容器反复不断地充电乙由于电容器反复不断地充电和放电，使电路中有持续的交变电流和放电，使电路中有持续的交变电流核心要点突破核心要点突破图331(2)电容器对交变电流产生阻碍作用的实质电容器对交变电流产生阻碍作用的实质 在电容器充电与放电过程中，在电容器在电容器充电与放电过程中，在电容器两极形成跟原电压相反的电压，这就对电流产两极形成跟原电压相反的电压，这就对电流产生了阻碍作用，即容抗生了阻碍作用，
8、即容抗XC.(3)电容器的两种作用电容器的两种作用隔直电容器：隔直电容器：“隔直流，通交流隔直流，通交流”高频旁路电容器：高频旁路电容器：“通高频，阻低频通高频，阻低频”实际应用电路如图实际应用电路如图332所示，图中所示，图中“”为电路中的直流成分，为电路中的直流成分，“”为电路中的交流低为电路中的交流低频成分，频成分，“”为电路中的交流高频成分为电路中的交流高频成分图3322电感对交变电流的作用电感对交变电流的作用(1)电感对交变电流阻碍作用的实质电感对交变电流阻碍作用的实质交变电流通过线圈时，电流的大小和方向交变电流通过线圈时，电流的大小和方向都不断变化，线圈中就必然会产生自感电动势都不
9、断变化，线圈中就必然会产生自感电动势自感电动势的作用就是阻碍引起自感电动势自感电动势的作用就是阻碍引起自感电动势电流的变化这样就形成了对交变电流的阻碍电流的变化这样就形成了对交变电流的阻碍作用因此，感抗的实质就是由线圈的自感现作用因此，感抗的实质就是由线圈的自感现象引起的象引起的(2)决定感抗大小的因素决定感抗大小的因素决定感抗大小的因素有两个：一是交变决定感抗大小的因素有两个：一是交变电流的频率，二是线圈自感系数电流的频率，二是线圈自感系数L.L决定于线圈决定于线圈本身的性质，即线圈匝数、横截面积、有无铁本身的性质，即线圈匝数、横截面积、有无铁芯等因素芯等因素线圈的自感系数线圈的自感系数L越
10、大，交变电流的频越大，交变电流的频率率f越高，感抗也就越大实质上进一步研究可越高，感抗也就越大实质上进一步研究可得出线圈的感抗得出线圈的感抗XL跟它的自感系数跟它的自感系数L和交变电和交变电流的频率流的频率f间有如下关系：间有如下关系：XL2fL.而通常所讲的直流，常指恒定电流，恒而通常所讲的直流，常指恒定电流，恒定电流流过电感线圈时，电流没有变化，因而定电流流过电感线圈时，电流没有变化，因而就不会产生自感现象，因此，电感线圈对恒定就不会产生自感现象，因此，电感线圈对恒定电流而言无所谓感抗，因此电感线圈可以概括电流而言无所谓感抗，因此电感线圈可以概括为为“通直流，阻交流通直流，阻交流”；同时对
11、频率越高的交变；同时对频率越高的交变电流，感抗越大，即所谓电流，感抗越大，即所谓“通低频，阻高频通低频，阻高频”(3)扼流圈扼流圈低频扼流圈：匝数多，自感系数大，线低频扼流圈：匝数多，自感系数大，线圈电阻小，对直流的阻碍作用较小圈电阻小，对直流的阻碍作用较小作用：作用：“阻交流，通直流阻交流，通直流”高频扼流圈：匝数少，自感系数小高频扼流圈：匝数少，自感系数小作用：作用：“阻高频，通低频阻高频，通低频”在交变电流经过电感线圈时产生的自感电在交变电流经过电感线圈时产生的自感电动势仍然满足法拉第电磁感应定律和楞次定律，动势仍然满足法拉第电磁感应定律和楞次定律，产生的自感电动势总是阻碍原电流的变化，
12、这产生的自感电动势总是阻碍原电流的变化，这种作用的具体表现即是感抗种作用的具体表现即是感抗特别提醒特别提醒二、电阻、电感器、电容器的区别二、电阻、电感器、电容器的区别直流电路中影响电压和电流关系的是电阻，直流电路中影响电压和电流关系的是电阻，而交流电路中影响电压和电流关系的不仅有电而交流电路中影响电压和电流关系的不仅有电阻，还有线圈的感抗与电容的容抗它们对交阻，还有线圈的感抗与电容的容抗它们对交变电流表现出不同的行为，存在着不同的作用，变电流表现出不同的行为，存在着不同的作用，有着本质的区别有着本质的区别.电阻电阻电感器电感器电容器电容器产生阻碍产生阻碍的原因的原因定向移定向移动的自由的自由电
13、荷与不荷与不动的离子的离子间的碰撞的碰撞由于由于电感器感器的自感的自感现象象阻碍阻碍电流的流的变化化电容器两极板上聚容器两极板上聚集的集的电荷荷对向相向相应方向移方向移动的的电荷的荷的反抗作用反抗作用在电路中在电路中的作用的作用对直流、直流、交流均有交流均有相同的阻相同的阻碍作用碍作用只只对变化的化的电流有阻碍流有阻碍作用，即作用，即“通直阻交通直阻交”不能通直流，只能不能通直流，只能通通变化的化的电流流对直流直流电的阻碍作用的阻碍作用为无无穷大，大，对交流交流电的阻碍作用随的阻碍作用随频率的增大而减小，率的增大而减小，即即“通交阻直通交阻直”决定决定因素因素由由导体本身的体本身的因素决定因素
14、决定(材材料、料、长短、粗短、粗细)，与温度，与温度有关，与有关，与电流流频率无关率无关由由导体本身的体本身的自感系数自感系数L和和交流交流电的的频率率f决定，决定，L、f越越大，感抗越大大，感抗越大由由电容容C的大的大小和小和电流的流的频率率f决定，决定，C、f越大，容抗越大，容抗越小越小电能电能的转的转化与化与做功做功电流通流通过电阻阻做功做功电能能转化化为内能内能电源源电能和能和线圈中磁圈中磁场能相能相互往复互往复转化化电源源电能和能和电容器中容器中电场能能相互往复相互往复转化化电阻电阻电感器电感器电容器电容器如图如图333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
15、源电压的有效值为220 V，则关于交流电压，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是表的示数，以下说法中正确的是()课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一类型一类型一电容器对交流电的影响电容器对交流电的影响例例例例1 1图333A等于等于220 VB大于大于220 VC小于小于220 VD等于零等于零【思路点拨思路点拨】交流电能交流电能“通过通过”电容器，电容器，所以电压表有示数，但要注意电容器对交流电所以电压表有示数，但要注意电容器对交流电有阻碍作用有阻碍作用【解析解析】虽然交变电流通过电容器，但虽然交变电流通过电容器，但也受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根据分也受到阻碍作用，电容器与电阻串
16、联，根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压，电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，压表测的是电阻两端的电压，C正确正确【答案答案】C【点评点评】充、放电频率越高，电流越容充、放电频率越高，电流越容易通过电容器，即交变电流的频率越高，越容易通过电容器，即交变电流的频率越高，越容易通过电容器电容越大，交流电频率越高，易通过电容器电容越大，交流电频率越高，容抗越小容抗越小1.如图如图334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流电源的两端，当交流电源的频联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增加时率增加时()A电容器电容增加电容器电容增加B电容器电
17、容减少电容器电容减少C电灯变暗电灯变暗D电灯变亮电灯变亮变式拓展变式拓展变式拓展变式拓展图334解析解析：选选D.当交流电源频率增加时，容抗当交流电源频率增加时，容抗减小，电流变大，灯变亮，故减小，电流变大，灯变亮，故C错，错，D正确，交正确，交流电源频率对电容器电容无影响，故流电源频率对电容器电容无影响，故A、B错错类型二类型二类型二类型二电感对交变电流的影响电感对交变电流的影响例例例例2 2图335A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【思路点拨思路点拨】当交变电流通过线圈时，当交变电流通过线圈时，线圈中就要产生自感电动势，而自感电
18、动势总线圈中就要产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍电流的变化，这种阻碍作用与交变电流是阻碍电流的变化，这种阻碍作用与交变电流的频率有关，频率越高，阻碍作用越大的频率有关，频率越高，阻碍作用越大电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压端的电压UL，设灯泡两端电压为，设灯泡两端电压为UR，则电源电，则电源电压的有效值为压的有效值为UULUR，因，因URIR，故电流，故电流I减小时，减小时，UR减小，因电源电压有效值保持不减小，因电源电压有效值保持不变，故变，故ULUUR，UL增大，选项增大，选项B正确答正确答案为案为BC.【答案答案】BC【点评点评】本题主
19、要考查电感对交变电流本题主要考查电感对交变电流的阻碍作用，自感系数越大、交变电流的频率的阻碍作用，自感系数越大、交变电流的频率越高，感抗就越大，电感器对交流的阻碍作用越高，感抗就越大，电感器对交流的阻碍作用也就越大也就越大2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，再接入，如果把这根长直导线绕成线圈，再接入原电路，通过线圈的电流为原电路，通过线圈的电流为I，则，则()AII BIICII D无法比较无法比较解析解析：选选B.长直导线的自感系数很小，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感抗可忽略不计，其对交变电流的阻碍作用可以看成是纯电阻，流经它的交变电流只受可以看成是纯电阻，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，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，电流减小故应选作用增大，电流减小故应选B.变式拓展变式拓展变式拓展变式拓展随堂达标自测随堂达标自测课时活页训练课时活页训练
