2．3　探究电阻电感和电容的作用

1、23探究电阻、电感和电容的作用学 习 目 标知 识 脉 络1.知道电阻器对交变电流的阻碍作用.2.理解电感对交变电流的阻碍作用，知道感抗与哪些因素有关.3.掌握电容对交变电流的阻碍作用，知道容抗与哪些因素有关(重点)4.掌握交变电流能“通过”电容器，理解阻抗感抗和容抗的实质(重点、难点)电 阻 器、 电 感 器 对 交 变 电 流 的 作 用1电阻对交流电的影响电阻器对直流和交变电流的影响是相同的2电感对交流电的影响电感既能让直流电通过又能让交变电流通过，但对交变电流有阻碍作用(1)线圈的自感系数越大，电感对交变电流的阻碍作用也越大(2)交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用也越大3感抗

2、(1)定义：电感器对交变电流所起的阻碍作用的大小，叫感抗(2)公式：XL2fL，单位：欧姆，国际代号：.(3)规律：遵循欧姆定律，表达形式：I.1电阻器对直流和交流都有阻碍作用，但对交流电阻碍作用更大(×)2电感器对交流电阻碍作用与频率有关，频率越高，阻碍作用越大()3电感器对恒定电流没有阻碍作用(×)1电感器对交变电流的阻碍，与交变电流的频率有关吗？【提示】有关交变电流的频率越高，电感器的阻碍作用就越大2电感对交变电流有阻碍作用，怎样理解频率越高，感抗越大？【提示】当交变电流通过线圈时，线圈中就要产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍电流的变化，这种阻碍作用与交变电流的频率

3、有关，频率越高，电流变化越快，磁通量变化率越大，自感电动势越大，阻碍作用越大如图2­3­1所示，把线圈L与白炽灯串联起来，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压与交流电压的有效值相等图2­3­1探讨1：把开关接1、开关接2，待稳定时两白炽灯的亮度相同吗？若不同，哪种情况亮些？【提示】不同，开关接1时亮些探讨2：在开关接2的情况下，向线圈L中插入铁芯，将会观察到什么现象？【提示】白炽灯变暗1电感器对交变电流的阻碍作用是怎样形成的：交变电流通过电感器时，由于电流时刻都在变化因此在线圈中就会产生自感电动势而自感电动势总是阻碍原电流的变化

4、故电感器对交变电流会起阻碍作用2电感器对交变电流的阻碍作用的大小：自感电动势的大小与线圈的自感系数及电流变化的快慢有关自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越大，对交变电流的阻碍作用就越大描述电感对交变电流的阻碍作用大小的物理量叫作感抗，用XL表示，且XL2fL.感抗的大小由线圈的自感系数L和交变电流的频率f共同决定3电感线圈在电路中的应用(1)低频扼流圈构造：闭合铁心、绕在铁心上的线圈特点：匝数多、自感系数L大、线圈电阻很小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则较小，故低频扼流圈的作用是“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

5、空心特点：匝数少，自感系数L小它只对频率很高的交流电产生很大的阻碍作用，而对低频交流电的阻碍作用较小故高频扼流圈的作用是“通低频、阻高频”1交变电流通过一段长直导线时，电流为I，如果把这根长直导线绕成线圈，接入原电路，通过线圈的电流为I，则()AIIBIICII D无法比较【解析】长直导线的自感系数很小，其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，电阻值未变，但自感系数增大，对交变电流的阻碍作用不仅有电阻，而且有线圈的阻碍作用(感抗)，阻碍作用增大，电流减小，即II，故B对【答案】B2(多选)如图2­3­2所示电路中，L

6、为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u220sin 100t V，若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是()图2­3­2A电流表示数增大 B电压表示数增大C灯泡变暗 D灯泡变亮【解析】由u220sin 100t V可得电源原来的频率为f Hz50 Hz.当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大；线圈两端电压有效值增大，电压表示数增大，故选项B正确；在总电压的有效值不变的情况下，电路中的电流减少，选项A错灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率减小，灯泡变暗，选项C正确，D错【答

7、案】BC3(多选)如图2­3­3所示实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下面哪些叙述正确()图2­3­3A当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗B当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮CS掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出来时灯变亮DS掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗【解析】线圈对恒定电流无感抗，对交变电流有感抗，当交流电频率减小时，感抗变小，灯变亮，并且是有铁芯时感抗更大，故铁芯抽出时灯变亮【答案】AC对电感器的认识感抗随交变电流频率的增大而增大，自感系数越大，感抗也越大，而感抗在电路中所起作用与电阻

8、的阻碍作用相同电 容 器 对 交 变 电 流 的 作 用1电容对交流电的影响电容器不能让直流“通过”但能让交变电流“通过”，但对交变电流有阻碍作用(1)电容器的电容越大，阻碍作用越小(2)交流电的频率越高，阻碍作用越小2容抗(1)定义：电容器对交变电流所起阻碍作用的大小，叫容抗(2)公式：XC，单位：欧姆，国际代号：.(3)规律：遵循欧姆定律，表达形式：I.1电容器两极板间是绝缘的，因而任何情况下电容支路上都没有电流通过(×)2电阻、电感、电容对交流电的阻碍本质是不同的()3电容器交替进行充放电，电路中就有电流“通过”了电容器()1直流电路和交流电路中影响电压和电流关系的因素一样吗？

9、【提示】不完全一样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阻，还有线圈的感抗与电容器的容抗，它们对交变电流表现出不同的行为，存在着不同的作用有着本质的区别2交变电流是真的通过了电容器吗？【提示】不是交变电流反复给电容器充电、放电，在电容器的充、放电过程中，形成了充电电流和放电电流，可以对外做功，如使灯泡发光，好象是交变电流“通过”了电容器实质上没有通过如图2­3­4所示，白炽灯L与电容器C串联后接在A、B两点，A、B两点再连接在电压为U的直流或交流电源上图2­3­4探讨1：在A、B两点连在直流电源和交流电源上，白炽灯

10、L的发光情况如何？【提示】在A、B两点连在直流电源上时，白炽灯L不发光，连在交流电源上时，白炽灯L发光探讨2：增大交变电流的频率，白炽灯的亮度如何变化？【提示】白炽灯L变亮1交变电流能“通过”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“通过”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，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2­3­5甲；当电压降低时电容器放电，电容器极板上的电荷量减少，形成放电电流，如图2­3­5乙由于电容器反

11、复不断地充电和放电，使电路中有持续的交变电流甲：充电乙：放电图2­3­52电容器对交变电流产生阻碍作用的实质(1)在电容器充电与放电过程中，电容器两极间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XC.(2)电容越大，在同样电压下电容器聚集的电荷就越多，因此容抗就越小；交变电流的频率越高，充电和放电就进行得越快，因此容抗就越小电容器的容抗XC跟它的电容C和交变电流频率f间关系：XC.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电感器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反抗作用在电路中

12、特点对直流、交流均有阻碍作用通直流、阻交流、通低频、阻高频通交流、隔直流、通高频、阻低频决定因素由导体本身(长短、粗细、材料)决定，与温度有关由电感器本身的自感系数和交流电的频率决定由电容的大小和交流电的频率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流的能与电场的能往复转化4两个相同的灯泡L1和L2，分别与两个相同的电容器C1和C2连接，如图2­3­6所示图中甲电路两端加恒定电压U1，乙电路两端加最大值为1.2U1的正弦交变电压U2，则此两灯的发光情况是()甲乙图2­3­6AL1灯比L2灯亮BL1灯发光，L2灯不发光CL1

13、灯不发光，L2灯发光D两灯亮度相同【解析】电容器通交流、隔直流，所以L1灯不发光【答案】C5(多选)如图2­3­7所示，当交流电源的电压(有效值)U220 V，频率f50 Hz时，3只灯L1、L2、L3的亮度相同(L无直流电阻)，若将交流电源的频率变为f100 Hz，则()图2­3­7AL1灯比原来亮BL2灯比原来亮CL3灯和原来一样亮DL3灯比原来亮【解析】电容的容抗与交流电的频率有关，频率越高，容抗越小，即对高频交流电的阻碍作用小，所以A项对；电感线圈对交流电的阻碍作用随频率升高而增加，所以B项错；电阻R中电流只与交流电有效值及R值有关，所以C项正确，D项错误【答案】AC6如图2­3­8所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A的示数增加，可行的办法是()图2­3­8A使发电机F的转速增加B使发电机F的转速减小C在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D使电容器两极板间距离增大【解析】当发电机转速增加时，交变电流的频率增大，容抗减小，电流表A的读数增大，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用介电