第3章第3節(jié)交變電路中的電容和電感

1、蟲第3節(jié)S A M J I E交流電路中的電容和電骯跡i;i xaj刃朋確目標(biāo)電感對(duì)交龍電流的轆礙作用那道感抿，烏哪址因丄解靜空斛素有關(guān)， 掌握感就，蓉続時(shí)交變電流齟礙作用的區(qū)別0關(guān)注重難點(diǎn)考點(diǎn)一：電容零對(duì)丈變電流的柞用(重點(diǎn)) 考點(diǎn)二】電感建圈對(duì)交變電流的作同(董點(diǎn)) 垮點(diǎn)三;電阻，感抗、容抗的比較重點(diǎn)+難點(diǎn))1. 電阻、電容、電感對(duì)直流和交流的影響(1) 電阻器：對(duì)直流和交流的影響是相同的。(2) 電容器：不讓直流通過(guò)卻讓交流通過(guò)，但對(duì)交流有一定的阻 礙作用。(3) 電感器：既讓直流通過(guò)也讓交流通過(guò)，但對(duì)交流有一定的阻 礙作用。廠？思春辨析電容器能讓交變電流通過(guò)，是自由電荷通過(guò)了電容器嗎？

2、解析：不是。電容器讓交變電流通過(guò)是電容器交替進(jìn)行充電和放 電的結(jié)果，而不是自由電荷通過(guò)了電容器。2. 容抗、感抗及其應(yīng)用(1)容抗、感抗的比較兩種作用 比較內(nèi)容容抗感抗概念電容器對(duì)交流的阻礙作用電感器對(duì)交流的阻礙作用影響因素電容器的電容量和交變電 流的頻率電感器的自感系數(shù)和交變 電流的頻率應(yīng)用隔直流，通交流阻交流，通直流阻低步頻通高頻阻高頻，通低頻(2)電容器、電感器的分類按對(duì)交變電流的作用電容分為隔直電容器、高頻旁路電容器；扼2流圈分為低頻扼流圈、高頻扼流圈。思善辨析1. 電感對(duì)恒定電流和交變電流均有阻礙作用 （X）2. 電容器的電容越大，交變電流的頻率越高，容抗就越大 （X）3 .電阻對(duì)直

3、流電和交變電流的阻礙作用相同（V） 解析：1電感對(duì)恒定電流沒(méi)有阻礙作用，對(duì)交變電流有阻礙作用， 1錯(cuò)誤。2. 電容器的電容越大，交變電流的頻率越高，容抗就越小， 錯(cuò)誤。3. 根據(jù)電阻對(duì)電流阻礙作用特點(diǎn)可知，3正確。電容器對(duì)交變電流的作用考點(diǎn)一電容器的本質(zhì)1. 交變電流“通過(guò)”把交流電源接到電容器兩個(gè)極板上后， 當(dāng)電源電壓升高時(shí)，電源但實(shí)際上自由電荷并沒(méi)有通給電容器充電，電荷向電容器極板上聚集，在電路中，形成充電電流； 當(dāng)電源電壓降低時(shí)，電容器放電，原來(lái)聚集在極板上的電荷又放出， 在電路中形成放電電流。電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有了 電流，好像是交流電“通過(guò)”了電容器， 過(guò)電容器兩極板間

4、的絕緣介質(zhì)。2. 容抗1電容器對(duì)交流的阻礙作用。容抗用 Xc”表示，Xc=2nc。其中f 是交流電頻率，C是電容器的電容。3. 容抗與電容的關(guān)系電容器的電容量越大，交變電流的頻率越高，則容抗就越??；反 之，電容量越小，交變電流頻率越低，容抗就越大。4. 電容器對(duì)交變電流阻礙作用的實(shí)質(zhì)當(dāng)交變電流“通過(guò)”電容器時(shí)，給電容器充電或放電，使電容器 兩極板間形成和原電壓相反的電壓，阻礙電流變化。典例1女口圖所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交變電源的兩 端，當(dāng)交流電源的頻率增加時(shí)（）®A.電容器的電容增加B .電容器的電容減小C.電燈變暗 D .電燈變亮A、B錯(cuò)誤；當(dāng)交流電源的頻率增加時(shí)，電 電容

5、器的容抗減小，電流增大，電燈變亮，解析電容器的電容是由電容器本身的特性所決定的，與外加 的交流電源的頻率無(wú)關(guān)， 容器充放電的速度加快， C錯(cuò)誤，D正確。答案D總結(jié)提能電容器在電路中的作用(1) “隔直流、通交流”的作用：因?yàn)殡娙萜鲀蓸O板間是絕緣的， 所以有“隔直流”作用，而對(duì)交變電流，電容器交替進(jìn)行充電、放電， 電路中就有了電流，所以有 “通交流”作用，如隔直電容器。(2) “阻低頻、通高頻”的作用：電容較小的電容器，對(duì)高頻交 流電的容抗小，阻礙??；對(duì)低頻交流電的容抗大、阻礙大，因此這種 電容器用來(lái)“阻低頻、通高頻”，如高頻旁路電容器。1. 關(guān)于電容器能夠通交變電流的原因，下列說(shuō)法正確的是()

6、 A .當(dāng)電容器接到交流電源上時(shí)，因?yàn)橛凶杂呻姾赏ㄟ^(guò)電容器， 電路中才有電流B .當(dāng)電容器接到交流電源上時(shí)，電容器交替進(jìn)行充電和放電， 電路中才有電流C.在有電容器的交流電路中，沒(méi)有電荷定向移動(dòng)D .以上說(shuō)法均不正確解析：選B當(dāng)把電容器接到交流電源上時(shí)，因?yàn)殡娏鞯拇笮『?方向隨時(shí)間做周期性變化，使電容器交替充電、放電，電路中就有了 電流，B正確。電感線圈對(duì)交變電流的作用考點(diǎn)二1. 電感線圈對(duì)交變電流的阻礙作用的本質(zhì)交變電流通過(guò)線圈時(shí)，由于電流時(shí)刻都在變化，所以自感現(xiàn)象就 不斷地發(fā)生，而自感電動(dòng)勢(shì)總是要阻礙電流的變化， 這就是線圈的電 感對(duì)交變電流的阻礙作用。因此，感抗的產(chǎn)生是由線圈的自感現(xiàn)象引

7、 起的。直流電通過(guò)線圈時(shí)，電流的大小、方向都不變，線圈中不產(chǎn)生 自感電動(dòng)勢(shì)，也就沒(méi)有感抗。2. 感抗電感線圈對(duì)電流的阻礙作用。感抗用 Xl”表示，Xl = 2nL。其中 f是交流電的頻率，L是線圈的自感系數(shù)。3. 感抗與電感的關(guān)系電感線圈對(duì)交變電流阻礙作用的大小用感抗來(lái)表示，線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)就越大，感抗就 越大，對(duì)交變電流的阻礙作用也就越大，反之就越小。4. 兩類扼流圈(1) 低頻扼流圈 構(gòu)造：閉合鐵芯、繞在鐵芯上的線圈； 特點(diǎn)：匝數(shù)多、自感系數(shù)L大、電阻很小。它對(duì)低頻交流電流 會(huì)產(chǎn)生很大的阻礙作用，而對(duì)直流電流的阻礙作用則較小，故低頻扼 流圈的作用為“

8、阻交流、通直流”。(2) 高頻扼流圈 構(gòu)造：它的線圈有的是繞在圓柱形的鐵氧體芯上； 特點(diǎn)：匝數(shù)少，自感系數(shù)L小。它只對(duì)頻率很高的交流電流產(chǎn) 生很大的阻礙作用，而對(duì)低頻交流電流的阻礙作用較小， 故高頻扼流 圈的作用為“阻高頻、通低頻”。典例2在如圖所示電路中，L為電感線圈，燈泡電阻為R,電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無(wú)限大，交流電源的電壓u = 220j2sn100 nv。若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為 100 Hz，下 列說(shuō)法正確的有( )B.電壓表示數(shù)減小 D .燈泡變亮A.電流表示數(shù)增大C.燈泡變暗思路探究(1) 明確電感線圈阻礙作用與交變電流頻率的大小有關(guān)。(2) 比較電源頻率改變

9、前后的大小關(guān)系。解析由u= 220/2sn 100 tVn可得電源原來(lái)的頻率為f=扌石 50 Hz,當(dāng)電源頻率由原來(lái)的50 Hz增為100 Hz時(shí)，線圈的感抗增大； 在電壓不變的情況下，電路中的電流減小，A錯(cuò)誤；燈泡的電阻R是 一定的，電流減小時(shí)，實(shí)際消耗的電功率 P= I2R減小，燈泡變暗，C 正確，D錯(cuò)誤；電壓表與電感線圈并聯(lián)，其示數(shù)為線圈兩端的電壓 Ul，設(shè)燈泡兩端電壓為Ur,貝y電源電壓的有效值為 U = Ul+ Ur,因 Ur= IR,故電流I減小時(shí)，Ur減小，因電源電壓有效值保持不變， 故Ul = U Ur, Ul增大，B錯(cuò)誤。答案C總結(jié)提能電感器在電路中的作用(1) 通直流、阻交

10、流直流電(恒定)的電流不變化，不能引起自感現(xiàn)象，所以電感線圈 能通直流電；交變電流隨時(shí)間變化，電感線圈中必產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)以 阻礙電流變化，所以電感線圈對(duì)交變電流有阻礙作用， 這種線圈的自 感系數(shù)應(yīng)很大。(2) 通低頻、阻咼頻感抗小; 感抗大,對(duì)于不同頻率的交變電流來(lái)說(shuō)，同一線圈自感系數(shù)一定，頻率較 低的交變電流通過(guò)它時(shí)，電流變化慢，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)小， 高頻交變電流通過(guò)它時(shí)，電流變化快，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)大， 這種線圈的自感系數(shù)較小。2. 關(guān)于電子技術(shù)中的扼流圈，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ( A .扼流圈是利用電感線圈對(duì)交流電的阻礙作用來(lái)工作的B .高頻扼流圈的作用是允許低頻交流通過(guò)，而阻礙高頻交流通C

11、.低頻扼流圈的作用是不僅要阻礙高頻交流通過(guò)，還要阻礙低 頻交流通過(guò)D .高頻扼流圈的電感比低頻扼流圈的電感大解析：選D 扼流圈是利用變化的電流通過(guò)線圈時(shí)， 感應(yīng)出感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)，從而來(lái)阻礙電流的變化，A正確；高頻扼流圈是“通低頻、 阻高頻”，B正確；低頻扼流圈是“阻高頻、阻低頻、通直流”，C 正確；高頻扼流圈比低頻扼流圈自感系數(shù)小，D錯(cuò)誤。電阻感抗容抗產(chǎn)生的 原因定向移動(dòng)的自由電 荷與不動(dòng)的離子間 的碰撞電感線圈的自感現(xiàn) 象阻礙電流的變化電容器兩極板上積 累的電荷對(duì)向這個(gè) 方向定向移動(dòng)的電 荷的反抗作用在電路 中的特 點(diǎn)對(duì)直流、交流均有 阻礙作用只對(duì)變化的電流有 阻礙作用，如交變 電流不能通直流

12、，只能 通變化的電流。對(duì) 直流的阻礙作用無(wú) 限大，對(duì)交流的阻 礙作用隨頻率的降 低而增大電阻、感抗、容抗的比較耆點(diǎn)三決定因 素由導(dǎo)體本身（長(zhǎng)短、 粗細(xì)、材料）決定， 與溫度有關(guān)由線圈本身的自感 系數(shù)和交流電流的 頻率f決定由電容的大小和交 流電流的頻率決定電能的 轉(zhuǎn)化與 做功電流通過(guò)電阻做 功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi) 能電能和磁場(chǎng)能往復(fù) 轉(zhuǎn)化電能與電場(chǎng)能往復(fù) 轉(zhuǎn)化典例3多選如圖所示，在頻率為f的交流電路中，把開(kāi)關(guān)S 依次分別接通R、C、L所在支路，這時(shí)通過(guò)各支路的電流的有效值 相等。若將交變電流的頻率提高到2f，維持其他條件不變，則下列幾 種情況中正確的是（）IIJ'-1-rUfi 二NLA .

13、通過(guò)R的電流有效值不變B .通過(guò)C的電流有效值變大C.通過(guò)L的電流有效值變小D .通過(guò)R、C、L的電流有效值都不變思路探究（1）知道電阻對(duì)電流的阻礙作用與頻率無(wú)關(guān)。（2）理解電容器、電感線圈對(duì)交變電流的阻礙作用與頻率大小的 關(guān)系。解析電阻對(duì)交變電流阻礙作用的大小與電流的頻率無(wú)關(guān)，因 此通過(guò)電阻的電流的有效值不變；電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小用 感抗表示，線圈的自感系數(shù)越大，電流的頻率越高，自感電動(dòng)勢(shì)就越 大，即線圈對(duì)電流的阻礙作用就越大，感抗也就越大，因此通過(guò)電感 的電流的有效值變小；電容器對(duì)交變電流阻礙作用的大小用容抗表 示，電容一定時(shí)，在相同的電壓下電容器容納的電荷量一定，頻率越 高，充、

14、放電的時(shí)間越短，充、放電的電流越大，容抗越小，因此通 過(guò)電容器的電流的有效值變大。綜上可知，D錯(cuò)誤，A、B、C正確。答案ABCft悒舸朮3. 如圖所示，完全相同的三只燈泡 a、b、c分別與電阻R、電 感器L、電容器C串聯(lián)，然后再并聯(lián)到220 V、50 Hz的交流電路上， 三只燈泡的亮度恰好相同。若保持交變電壓的有效值不變，將交變電 流的頻率增大到60 Hz，則發(fā)生的現(xiàn)象是（）1)b(A .三燈亮度不變B .三燈均變亮C. a亮度不變，b變亮，c變暗D . a亮度不變，b變暗，c變亮解析：選D當(dāng)交變電流的頻率增大時(shí)，電感器的感抗變大，電 容器的容抗變小，因此b變暗，c變亮，又電阻的大小與交變電流

15、的 頻率無(wú)關(guān)，故a燈亮度不變，D正確。匚iMMWiJn：- lfANL.I_iy |i.U II<Wif)CL'A?fJ L J LJ L； IJ IAABMAdAL 亠即時(shí)體驗(yàn)，當(dāng)堂鞏固所學(xué)1.在如圖所示電路中，u是有效值為220 V的交流電源，C是電 容器，R是電阻。關(guān)于交流電壓表的示數(shù)，下列說(shuō)法正確的是 （）u JL? RTB .大于220 VD .等于零“通過(guò)”電容器，電阻R中有電流，電壓A .等于220 VC.小于220 V解析：選C交變電流表的示數(shù)不為零；電容器與電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知電阻兩 端電壓應(yīng)小于電源電壓，C正確。D.無(wú)法判斷2.一個(gè)燈泡通過(guò)一個(gè)粗導(dǎo)線

16、的線圈與一交流電源相連接，如圖所 示。將一塊鐵插進(jìn)線圈之后，該燈將（）A .變亮C.亮度不變解析：選B在線圈內(nèi)由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，總是反抗電流變化的，正是這種反抗變化的特性，使線圈產(chǎn)生了感抗。加 入鐵芯改變了線圈的自感系數(shù)，自感系數(shù)增大，感抗增大，降落的電 壓增大，降落在燈上的電壓減小，所以燈變暗，B正確。3. 交流電源的電壓與直流電源電壓的有效值相同，自感線圈的 直流電阻不計(jì)，則燈泡發(fā)光最亮的是圖中的（）HI0-1LO 0+ -【I1 IAB<'解析：選D 電容C、電感L都對(duì)交流電有阻礙作用，故 A、B 兩圖中燈不是最亮的；C圖中燈被短路，不亮；D圖中電容C有隔直 流作用，D正確。4. 交變電流通過(guò)一段長(zhǎng)直導(dǎo)線時(shí)， 電流為I,如果把這根長(zhǎng)直導(dǎo) 線繞成線圈，再接入原電路，通過(guò)線圈的電流為 I',則（）A . I '> IB. I '< IC. I '=ID.無(wú)法比較解析：選B長(zhǎng)直導(dǎo)線的自感系數(shù)很小，其對(duì)交變電流的阻礙作 用可以看做是純電阻，流經(jīng)它的交變電流只受到導(dǎo)線電阻的阻礙作 用；當(dāng)導(dǎo)線繞成線圈后，電阻值未變，但自感系數(shù)增大，對(duì)交變電流 的阻礙作用不但有電阻，而且有線圈的阻礙作用 （感抗），