电感与电流对交流电的作用及变压器

1、电感及电电感及电容容对交变电流对交变电流的作用的作用1高二物理高二物理一、电感对交变电流的阻碍作用 直流直流电源电源电压电压和和交流交流电电源电压的源电压的有效值有效值相等。相等。装置介绍装置介绍实验电路图实验电路图现现 象象接通接通直流直流电源电源时，灯泡时，灯泡亮些亮些; ;接通接通交流交流电源电源时，灯泡时，灯泡略暗略暗. .直流直流电源电源电压电压和和交流交流电电源电压的源电压的有效值有效值相等。相等。装置介绍装置介绍实验电路图实验电路图电感线圈对电感线圈对交变电流交变电流有有阻碍阻碍作用作用实验结论实验结论一、电感对交变电流的阻碍作用一、电感对交变电流的阻碍作用 （1 1）感抗：电感

2、对）感抗：电感对交变电流交变电流阻碍作用的大小叫做感抗，用阻碍作用的大小叫做感抗，用X XL L表示。表示。 （2 2）成因：由于交变电流是不断变化的，所以在电感上产生自感）成因：由于交变电流是不断变化的，所以在电感上产生自感 电动势，自感电动势电动势，自感电动势阻碍阻碍电流的变化。电流的变化。（3 3）影响感抗的因素：线圈的）影响感抗的因素：线圈的自感系数自感系数和和交变电流的频率交变电流的频率， 自感系数自感系数越大，越大，频率频率越高，感抗越大越高，感抗越大（4 4）应用）应用扼流圈：扼流圈： 低频扼流圈（低频扼流圈（L L大）大）通通直流直流、阻、阻交流交流 高频扼流圈（高频扼流圈（L

3、 L小）小）通通低频低频、阻、阻高频高频感抗：感抗：XL=2f L一、电感对交变电流的阻碍作用一、电感对交变电流的阻碍作用 S S接接直流直流电源时，灯泡不亮；电源时，灯泡不亮； S S接接交流交流电源时，灯泡发光电源时，灯泡发光实验现象实验现象实验电路图实验电路图 将双刀双掷开关将双刀双掷开关S S分别分别接到电压相等的直流电源接到电压相等的直流电源和交流电源上，观察灯泡和交流电源上，观察灯泡的亮暗的亮暗实验结论实验结论二、交变电流能够通过电容器二、交变电流能够通过电容器交流交流能够能够“通过通过”电容器，电容器，直流直流不能通过电容器。不能通过电容器。电容器电容器“隔直流、通隔直流、通交流

4、交流” S S接交流电源接交流电源, ,用导线用导线将电容器的两极短路，观将电容器的两极短路，观察灯泡亮度的变化情况察灯泡亮度的变化情况实验现象实验现象实验电路图实验电路图电容器被短路后灯泡要比原来亮得多电容器被短路后灯泡要比原来亮得多. .三、电容器对交变电流的阻碍作用三、电容器对交变电流的阻碍作用实验结论实验结论电容器对交流有电容器对交流有阻碍阻碍作用作用(1)(1)电容对交变电流阻碍作用的大小叫做容抗电容对交变电流阻碍作用的大小叫做容抗, ,用用X X表示表示. .(2)(2)影响容抗的因素：电容器的电容和交变电流的频率，影响容抗的因素：电容器的电容和交变电流的频率， 电容电容越大越大，

5、频率，频率越高越高，容抗，容抗越小越小(3)(3)实际应用：实际应用： 隔直电容器隔直电容器通通交流交流、隔、隔直流直流； ( (串联电容器串联电容器) ) 旁路电容器旁路电容器通通高频高频、阻、阻低频低频. . ( (并联电容器并联电容器) )三、电容器对交变电流的阻碍作用三、电容器对交变电流的阻碍作用X容抗：容抗：XC=fC 21例例1：如图，线圈的自感系数和电容器的电容都很小（如图，线圈的自感系数和电容器的电容都很小（L L=1mH=1mH，C C=200pF=200pF），），此电路的重要作用是（此电路的重要作用是（ ）A A阻直流通交流，输出交流阻直流通交流，输出交流B B阻交流通直

6、流，输出直流阻交流通直流，输出直流C 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 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D例例2 2：如图，：如图，abab两端连接的交流电源既含有高频交流，两端连接的交流电源既含有高频交流，又含有低频交流，又含有低频交流，L L是一个是一个25mH25mH的高频扼流圈，的高频扼流圈，C C是一个是一个100pF100pF的电容器，的电容器，R R是负载电阻。下列说法正确的是是负载电阻。下列说法正确的是（ ）A AL L的作用是的作用是“通低频，阻高频通低频，阻高频”B BC C的作用是的作用是“通交流，阻直流通交流，阻

7、直流”C CC C的作用是的作用是“通高频，阻低频通高频，阻低频”D D通过通过R R的电流中，低频交流所占的电流中，低频交流所占 的百分比远大于高频交流所占的百分比的百分比远大于高频交流所占的百分比ACD例例3 3：如图，平行板电容器与灯泡串联，接到交流电源：如图，平行板电容器与灯泡串联，接到交流电源上，灯泡正常发光，下列哪些措施可使灯泡变暗。上，灯泡正常发光，下列哪些措施可使灯泡变暗。（ ）A A在电容器两极板间插入电介质在电容器两极板间插入电介质B B将电容器两极板间的距离增大将电容器两极板间的距离增大C C错开电容器两极板间的正对面积错开电容器两极板间的正对面积D D在电容器两极板间插

8、入金属板在电容器两极板间插入金属板 （不碰及极板）（不碰及极板）BC例例4 4：在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高：在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成份，又有低频成份，经放大后送到下一级，需要把低频成份，又有低频成份，经放大后送到下一级，需要把低频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，我们可以采用如图所示电路，其中我们可以采用如图所示电路，其中a a、b b应选择的元件应选择的元件是是 A Aa a是电容较大的电容器，是电容较大的电容器，b b是低频扼流圈是低频扼流圈B Ba a是电容较大的电容器，是电容较大的

9、电容器，b b是高频扼流圈是高频扼流圈C Ca a是电容较小的电容器，是电容较小的电容器，b b是低频扼流圈是低频扼流圈D Da a是电容较小的电容器，是电容较小的电容器，b b是高频扼流圈是高频扼流圈 D练习练习1：如图所示，当交流电源的电压（有效值）：如图所示，当交流电源的电压（有效值）U220V、频率、频率f50Hz时，三只灯时，三只灯A、B、C的亮度相的亮度相同（同（L无直流电阻）。无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为）将交流电源的频率变为f100Hz，则，则 （ ）（2）将电源改为）将电源改为U220V的直流电源，则的直流电源，则 （ ）AA灯比原来亮灯比原来亮 BB灯比原来亮灯

10、比原来亮CC灯和原来一样亮灯和原来一样亮 DC灯比原来亮灯比原来亮ACBC 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产生产生原因原因在电在电路中路中特点特点决定决定因素因素电能电能转化转化做功做功自由电子与离子碰撞自由电子与离子碰撞电感线圈的电感线圈的自感现象自感现象电容器上积累电电容器上积累电荷的反抗作用荷的反抗作用对直流、交流均有对直流、交流均有阻碍作用阻碍作用只对交流有只对交流有阻碍作用阻碍作用对直流的阻碍无对直流的阻碍无限大，能通过变限大，能通过变化的电流化的电流.SlRfCXC21fLXL2电能转化为内能电能转化为内能电能和磁场能电能和磁场能往复转化往复转

11、化电能和电场能电能和电场能往复转化往复转化15变压器变压器闭合铁芯原（初级）线圈副（次级）线圈电路图中变电路图中变压器符号：压器符号：n1n2n1n2无铁芯无铁芯有铁芯有铁芯U1U2 n1n2 0tU U1 1=n=n1 1/ / t tU U2 2=n=n2 2/ / t t变压器的原理变压器的原理2121nnUU 理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比；此公式也适用于同一个变压器中圈的匝数之比；此公式也适用于同一个变压器中任意两个线圈之间。（包括两个副线圈之间任意两个线圈之间。（包括两个副线圈之间）理想变压器特点：理想变压器特点：（

12、1 1）变压器铁芯内无漏磁。（）变压器铁芯内无漏磁。（2 2）原（初级）、副（次级）原（初级）、副（次级）线圈不计内阻线圈不计内阻。1、当、当n2 n1 时，时，U2U13、当、当n2 n1时，时，U2 U12、当、当n2 = n1时，时，U2=U12121nnUU 升压变压器升压变压器 等压变压器等压变压器 降压变压器降压变压器1 1、理想变压器输入功率等于输出功率（能量守恒）、理想变压器输入功率等于输出功率（能量守恒）即即: : 121221nnUUII 也可写成也可写成: : 2 2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比此公式只适用于一个

13、副线圈的此公式只适用于一个副线圈的变压器变压器I I1 1n n1 1I I2 2n n2 2I I3 3n n3 3例例1 1、理想变压器、理想变压器原、副线圈的匝数比原、副线圈的匝数比n n1 1:n :n2 24 4：1 1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表切割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA，则，则电流表电流表A A2 2的示数为的示数为（ ）A A3mA B3mA B0 C0 C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关BU U1 1U U2 2=n n1 1n n2 2

14、2202203636=11001100n n2 2n n2 2=180180180U U2 2P P2 2I I2 2=n n2 2n n1 1I I1 1I I2 218018011 116060110011003636=n n2 2 P P2 2=n n1 1 U U2 2=3 3A A解：解：所以：所以：3 A例例2 2、一、一理想变压器，原线圈匝数理想变压器，原线圈匝数n n1 1=1100=1100，接在电压接在电压220V220V的交流电源上，当它对的交流电源上，当它对11 11只并只并联的联的“36V36V，60w60w”的灯泡供电时，灯泡正常的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知

15、副线圈的匝数发光。由此可知副线圈的匝数n n2 2=_=_，通，通过原线圈的电流过原线圈的电流 I I1 1 =_ =_。例例3 3、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4: 14: 1，原线圈中的电阻原线圈中的电阻A A与副线圈中的负载电阻与副线圈中的负载电阻B B阻值相等。阻值相等。a ba b端加一交流电压端加一交流电压U U后，后，（1 1）两电阻消耗的功率之比为多少？）两电阻消耗的功率之比为多少？ （2 2）两电阻两端电压之比为多少？）两电阻两端电压之比为多少？（3 3）B B电阻两端电压为多少？电阻两端电压为多少？n1n2BAUab（1 1）1

16、1: :1616（2 2）1 1: :4 4 （3 3） UB= 174UAVR1R2SA A. U . U 增大、增大、I I 增大、增大、P P1 1 增大增大C C. U . U 减小、减小、I I 减小、减小、P P1 1 减小减小D D. U . U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 不变不变B B. U . U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 增大增大例例4 4、 如图所示：理想变压器的原线圈接高如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S S原原来闭合，且来闭合，且R R1 1=R=R2 2，

17、现将现将S S断开，那么交流电断开，那么交流电压表的示数压表的示数U U、交流电流表的示数、交流电流表的示数I I 和用电器和用电器上上R R1 1的功率的功率P P1 1将分别是：将分别是： D D例例5、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为比为n1：n2=3：1，有四只相同的灯泡连入电路中，有四只相同的灯泡连入电路中，若灯泡若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，则灯泡均能正常发光，则灯泡L1（ ）A、也能正常发光、也能正常发光B、较另三个灯暗些、较另三个灯暗些C、将会烧坏、将会烧坏D、不能确定、不能确定n2n1L3L4L1U1L2A例6、一台理想变

18、压器原线圈匝数n11100匝，两个副线圈的匝数分别是n260匝，n3600匝。若通过两个副线圈中的电流分别为I21A，I34A，求原线圈中的电流。 解析：对于理想变压器，输入功率与输出功率相等，则有I1n1I2n2I3n3I1（I2n2I3n3）n1（1604600）11002.24A例例 7 、 如 图 所 示 ： 理 想 变 压 器 的 交 流 输 入 电 压如 图 所 示 ： 理 想 变 压 器 的 交 流 输 入 电 压U1=220V，有两组副线圈，其中，有两组副线圈，其中n2=36匝，标有匝，标有“6V，9W”、“12V，12W”的灯泡分别接在两副线的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光

19、，求：圈上均正常发光，求：（1）原线圈的匝数为）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数和另一副线圈的匝数n3.（2）原线圈的电流）原线圈的电流I1。n3n2n128解：（解：（1）由于两灯均正常发光，）由于两灯均正常发光，所以有：所以有：U2=6V，U3=12V根据原、副线圈电压与匝数的关系，有：根据原、副线圈电压与匝数的关系，有：U1/U2=n1/n2 n1= U1n2/U2=1320匝。匝。U3/U2=n3/n2，n3= U3n2/U2=72匝。匝。（2）根据能量守恒，有）根据能量守恒，有P入入=P出出。即。即I1U1=P2+P3，则则I1=（P2+P3）/U1=0.095A例例8 8、如、如图所示，理想变压器的原线圈接上图所示，理想变压器的原线圈接上220V220V交流电压，副线圈有交流电压，副线圈有A A、B B两组，两组，A A组接组接44的电阻，的电阻，B B组接规格为组接规格为“10V24W10V24W”的灯泡。已知的灯泡。已