交流电路中的电容和电感

1、第3节交流电路中的电容和电感学 习 目 标知 识 脉 络1.了解电感、电容对交变电流的阻碍作用(重点)2.了解感抗的概念及影响感抗大小的因素(难点)3.了解容抗概念及影响容抗大小的因素(难点)4.会用电感和电容对交变电流的影响分析交变电路(重点)自 主 预 习·探 新 知知识梳理一、电容、电感对直流和交流的影响1实验电路如图3­3­1所示，将双刀双掷开关S分别接到电压相等的直流电源和交流电源上，观察灯泡的亮暗(三只灯泡相同)图3­3­12实验现象L1L2L3直流电源(S2断开)亮不亮亮交流电源(S2断开)亮较亮较暗交流电源(S2闭合)亮亮较暗3

2、实验表明(1)电阻器对直流和交流的影响是相同的；(2)电容器不能让直流通过却能让交流通过，但对交流有一定的阻碍作用；(3)电感器既能让直流通过也能让交流通过，但对交流有一定的阻碍作用二、电容器的容抗及其应用1容抗电容器对交流有一定的阻碍作用2影响容抗的因素电容器的电容和交变电流的频率，电容越大，频率越高，容抗越小3实际应用隔直电容器“隔直流，通交流”高频旁路电容器“阻低频，通高频”三、电感器的感抗及其应用1感抗电感对交流的阻碍作用2影响感抗的因素电感器的自感系数和交变电流的频率自感系数越大、交变电流的频率越高，感抗越大3实际应用低频扼流圈“阻交流，通直流”高频扼流圈“阻高频，通低频”基础自测思

3、考判断1电阻器对直流和交流的阻碍作用是不同的(×)2电感器对恒定电流不起阻碍作用()3电容器对交流电流不起阻碍作用(×)4电容器在交变电路中，相当于一个电阻，具有分压作用()5交流电的频率越低，电容器对其阻碍作用越大()6电容器是通直流、阻交流，通高频、阻低频(×)7电感对交变电流阻碍作用越大，感抗就越小(×)8交流电的频率越低，电感器对其的阻碍作用越弱()9高频扼流圈比低频扼流圈的匝数多，自感系数大(×)合作探究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？【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

4、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为什么电容器与直流电源相连时，不能形成持续的电流？【提示】当电容器与直流电源的两极相连接时，接通的瞬间因电容器充电产生瞬时电流，充电完毕后，电容器两极板间电压与电源两极间电压相等，电路中没有电流3纯电感线圈对交流电流和直流电流都有阻碍作用吗？【提示】纯电感线圈对交流电流有阻碍作用，而对直流电流没有阻碍作用合 作 探 究·攻 重 难电容、电感对直流和交流的影响1.实验探究准备3只相同的小灯泡L1、L2、L3，电阻器、电容器、电感器(带铁芯的线圈)各1只，6 V低压直流电

5、源、6 V低压交流电源各1个，双刀双掷开关1个，单刀开关4个，导线若干图3­3­2(1)按图3­3­2连接电路(2)闭合单刀开关S1、S2、S3，把双刀双掷开关S扳到a、b一边，将低压直流电源接入电路，观察3只小灯泡的亮度(3)把双刀双掷开关S扳到c、d一边，将低压交流电源接入电路，观察3只小灯泡亮度变化(4)将开关S4闭合，观察小灯泡L2亮度变化2实验结论(1)电阻器对直流和交流的影响电阻器对直流和交流的影响是相同的，且电阻定律、欧姆定律等规律在直流和交流电路中都是适用的(2)电容器对直流和交流的影响电容器不让直流通过却让交流通过，但对交流有一定的阻碍

6、作用(3)电感器对直流和交流的影响电感器既能让直流通过也能让交流通过，但对交流有一定的阻碍作用针对训练1直流电源的电压与交流电源电压的有效值相同，自感线圈的直流电阻不计，则灯泡发光最亮的是图中的()【导学号：11452070】D电容C、电感L都对交流电有阻碍作用，故A、B两图中灯不是最亮的；C图中灯被短路，不亮；D图中电容C有隔直流作用所以D中灯泡最亮2如图3­3­3所示，三个灯泡完全相同，而且耐压足够，电源内阻忽略不计当单刀双掷开关S接A稳定时，三个灯泡亮度相同，那么S接B稳定时()图3­3­3A三个灯泡亮度相同B只有丙灯泡不亮，乙灯泡最亮C甲灯泡和乙

7、灯泡亮度相同，丙灯泡不亮D甲灯泡最亮，丙灯泡不亮B当开关S接A稳定时，三个灯泡亮度相同，则R、L、C三个元件对交变电流的阻碍作用相同当开关S接B稳定时，由于电源为直流电源，则电感器L的电感对直流电流无阻碍作用，但L的电阻有一定的阻碍作用，电容器C有隔直流作用，所以只有丙灯泡不亮，乙灯泡最亮，选项A、C、D错误，选项B正确电容器的容抗及其应用1.电容器对交变电流的阻碍作用对导线中形成电流的自由电荷来说，当电源电压推动它们向某一方向做定向运动时，电容器极板上积累的电荷却阻碍它们向该方向做定向运动，这就产生了电容对交流电的阻碍作用2容抗(1)定义：电容器对交变电流的阻碍作用(2)容抗的大小由电容器的

8、电容和交变电流的频率共同决定电容器的电容越大，交变电流的频率越高，容抗就越小；电容器的电容越小，交变电流的频率越低，容抗就越大容抗XC，表示容抗与交变电流频率f和电容C都成反比(3)容抗XC的单位是欧姆，在交变电路中类似于一个电阻3电容器在电路中的作用(1)“隔直流，通交流”的作用：因为电容器两极板间是绝缘的，所以有“隔直”作用，而对交变电流，电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，所以有“通交”作用如隔直电容器(2)“通高频，阻低频”的作用：电容较小的电容器，对高频交流电的容抗小，阻碍小；对低频交流电的容抗大、阻碍大因此这种电容器用来“通高频、阻低频”，如高频旁路电容器4电容器对交变电流

9、作用的应用(1)隔直电容器，如图3­3­4甲所示，作用是“通交流、隔直流”，因为直流电不能通过电容器，交流电能“通过”电容器起这样作用的电容器电容要大些甲乙图3­3­4(2)高频旁路电容器，如图3­3­4乙所示，作用是“通高频、阻低频”，因为对不同频率的交流电，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，对高频交变电流阻碍作用小起这样作用的电容器电容要小些(多选)如图3­3­5所示的电路，为一交流发电机，C为一平行板电容器，为使电流表示数增加，可行的办法是()A使发电机的转速增加B使发电

10、机的转速减少C将平行板电容器两极板间的电介质换为介电常数较小的电介质D使电容器两极板间距离减小图3­3­5思路点拨：分析本题应弄清以下几个问题：交变电流频率的变化；电容器电容量的决定因素；容抗的决定因素AD发电机转速增加，交变电流频率增大，容抗变小，电流变大，所以选项A正确，B错误；电介质的介电常数减小，电容变小，容抗变大，电流减小，所以选项C错误；电容器两极板间距离减小，电容增大，容抗变小，电流增大，所以选项D正确含电容器电路的处理方法(1)明确影响容抗大小的因素：电容量越大、频率越大，容抗越小(2)明确电容器对电流的作用：通交流、隔直流；通高频、阻低频(3)明确电容器的

11、连接方式，结合串、并联电路的特点解题针对训练3(多选)电容器对交变电流的影响的以下说法中正确的是()【导学号：11452071】A电容器对交变电流有阻碍作用B电容器对交变电流的阻碍作用越小，容抗越大C电容器具有“通直流、隔交流，通低频、阻高频”的作用D电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小AD电容器对交变电流有阻碍作用，这种阻碍作用与交变电流的频率和电容器的电容有关，频率越高，电容越大，阻碍作用越小4(多选)如图3­3­6所示，平行板电容器与灯泡串联，接在交流电源上的灯泡正常发光，则()图3­3­6A把电介质插入电容器，灯

12、泡一定变亮B把电容器两极板距离增大，灯泡一定变亮C使电容器两极板正对面积减小，灯泡一定变亮D使交流电频率增加，灯泡变亮AD由电容器电容的决定式C可知：插入电介质，电容C增大；极板间距离d增大，C减小；减小两极板正对面积，C减小因电容越大，容抗越小，对交变电流的阻碍作用越小，故A正确，B、C错误；电容器具有“通高频、阻低频”的作用，交流电频率越高，对电流阻碍作用越小，故D正确电感器的感抗及其应用1.电感器对交变电流阻碍作用的原因交变电流通过线圈时，由于交变电流的大小和方向随时间做周期性变化，线圈的自感电动势要阻碍电流的这种变化，这就是电感对交变电流的阻碍作用2感抗电感线圈对电流的阻碍作用感抗用“

13、XL”表示，XL2fLL.其中f是交流电的频率，L是线圈的自感系数3感抗与电感的关系电感线圈对交变电流阻碍作用的大小用感抗来表示，线圈的自感系数(电感)越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越大，感抗就越大，对交变电流的阻碍作用也就越大4线圈(扼流圈)的分类根据线圈对交流电的阻碍作用不同分类：(1)低频扼流圈构造：闭合铁芯、绕在铁芯上的线圈特点：匝数多、自感系数L大、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为“阻交流、通直流”(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空心特点：匝数少，自感系数L小它只对频率很高的交流产生很大

14、的阻碍作用，而对低频交流的阻碍作用较小，故高频扼流圈的作用为“阻高频、通低频”(多选)如图3­3­7所示，甲、乙中电源为交流电源，丙中电源为直流电源，各电路中线圈自感系数相同且直流电阻不计，各电压表示数都相同，各灯泡型号也相同，下列说法正确的是()图3­3­7A灯L1比灯L2亮B灯L3比灯L1亮C灯L2与灯L3一样亮D灯L1与灯L3一样亮思路点拨：要明确电感器对交变电流有阻碍作用，并结合电感与灯泡的串、并联结构进行分析BC题图甲中电源电压UU1UL1，线圈对交流有阻碍作用，U10，灯泡两端电压UL1U；题图乙中线圈与灯泡并联，灯泡两端电压UL2U；题图丙

15、中，线圈对直流没有阻碍作用，灯泡两端电压UL3U，故UL1UL2UL3.又各灯泡型号相同，故L2与L3一样亮且都比L1亮，选项B、C正确，选项A、D错误含电感器电路的处理思路(1)明确影响感抗大小的因素：自感系数越大、频率越大，感抗越大(2)明确电感器对电流的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频(3)理清电路的连接方式，结合串、并联电路的特点解题针对训练5(多选)如图3­3­8所示电路中，L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3

16、3;3­8A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BC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；在电压的有效值不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误灯泡的电阻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错误电压表与电感线圈并联，电压表的示数为电感线圈两端的电压UL；设灯泡两端电压为UR，则电源电压的有效值UULUR，因URIR，故电流减小时，UR减小，因电源电压保持不变，故UL增大，选项B正确6.(多选)如图3­3­9所示的电路中

17、，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流，L是一个25 mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R是负载电阻下列说法中正确的是()AL的作用是“通低频、阻高频”BC的作用是“通交流、隔直流”CC的作用是“通高频、阻低频”D通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比图3­3­9ACDL是一个自感系数很小的高频扼流圈，其作用是“通低频、阻高频”，选项A正确；C是一个电容很小的电容器，在题图所示电路中，对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗，其作用是“通高频、阻低频”，选项C正确；因电路中无直流电流，选项B错误；由于L对高频交流的阻碍作用

18、和C对高频交流的旁路作用，使得通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比，选项D正确当 堂 达 标·固 双 基1关于电容器能够通交变电流的原因，下列说法正确的是()【导学号：11452072】A当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有电流B当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有电流C在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动D以上说法均不正确B当把电容器接到交流电源上时，因为电流的大小和方向随时间做周期性变化，使电容器交替充电、放电，电路中就有了电流所以只有选项B正确2.如图3­3­10所示的电路中，正弦交流电压的有