《电感和电容对交变电流的影响》课件

第五章：交变电流

第3节：电感和电容对交变电流的影响（3）（2）课前思考

如果把下图所示的三种电压加在同一纯电阻R的两端，产生的效果是否相同？若把它们加在同一自感线圈或同一电容器的两端，又会如何呢？（1）SELSuL一、电感器对交变电流的阻碍作用实验现象：与直流电源相接，灯较亮；

与交流电源相接，灯较暗；若在线圈中加入铁芯，灯更暗；若增加交流电的频率，灯也更暗。实验结论：电感对交变电流有阻碍作用3、影响感抗大小的因素线圈的自感系数

L交变电流的频率

fL越大，f越高，XL越大即：XL=2πƒL=ωL感抗1、定义：电感线圈对交变电流的阻碍作用。2、物理意义：是描述电感对交变电流的阻碍作用大小的物理量，用字母XL表示，单位是欧(Ω)。4、原因：

感抗是由于通过线圈的电流发生变化产生自感电动势对电流的变化产生阻碍作用，频率越高，电流变化越快，产生的自感电动势越大，阻碍作用越大，感抗也就越大。5、能量的转化：电能和磁场能的往复转化

1、低频扼流圈：2、高频扼流圈：1）构造：线圈绕在闭合的铁芯上，匝数N为几千~几万，自感系数L为几十亨，且线圈的电阻较小。2）作用：通直流，阻交流1）构造：线圈绕在圆柱形的铁氧体芯上，匝数N为几百或几十，自感系数L为几个毫亨。2）作用：通直流，通低频阻高频电感在生产科技中的应用例1如图，交流电电压的有效值和直流电电压相等，当开关接直流电源时，灯泡的实际功率P1，当接交流电时，功率P2，则（）A.P1=P2B.P1>P2C.P1<P2。2.交流电通过一段长导线时电流I1，把导线绕成线圈，再接入原电路，电流I2，则（）A.I1=I2B.I1<I2C.I1>I2分析：对直流电：电能全部转化为热能对交流电：电能转化为灯泡的热能和磁场能思考与讨论

低频扼流圈对高频交流电是否有显著的阻碍作用？高频扼流圈对低频交流电是否有显著的阻碍作用？

低频扼流圈阻碍的是一切的交流电，故对高频交流电有显著的阻碍作用；而高频扼流圈阻碍的是高频交流电，故对低频交流电无阻碍作用。低频扼流圈的应用

低频扼流圈的作用是通直流阻交流，所以R2两端的直流电压与R1两端大约相等，但交流电压比R1两端小很多。该电路中应选择自感L较大的线圈。直流成分SECSuC二、交变电流能通过电感器

实验现象：通交流时，灯会亮；但若将电容短接，灯更亮。

实验结论：电容对交变电流有阻碍作用为什么电容有阻直流通交流的作用？1、电容阻直流：是因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了，故只有在通电的瞬间有短暂电流。2、电容通交流：实际上也并没有电荷通过电容器的两个极板间的绝缘介质，但当交流电压升高时，对电容充电，有充电电流，而当交流电压降低时，电容放电，有放电电流。充电放电思考与讨论IIII1、定义：电容器对交变电流的阻碍作用3、影响容抗大小的因素电容器的电容C交变电流的频率f容抗2、物理意义：描述电容对交变电流的阻碍作用大小的物理量，用字母XC表示，单位是欧(Ω)。C越大，f越高，XC越小即：XC=2πƒC1=ωC14、电容的作用：阻低频，通高频。(1)隔直电容：隔直流，通交流。在电子技术中，声音、图像等信号都有要变成交流来处理。微弱的信号电流往往需要经过几级放大，在某级放大之后，要把信号送到下级，但两级的直流工作状态不能相互影响。这时可以在两级之间接入右图所示的电路,图中的电容器称为耦合电容器。这个电容起到了“隔直流，通交流”的作用。5、应用(2)高频旁路电容：通高频，阻低频。在电子技术中，从某一装置输出的交流常常既有高频成分，又有低频成分。如果只需要把低频成分输送到下一级装置，可以在一级电路的输入端并联一个电容器。这样，进入下一级的高频成分就很少了。这中电容器叫做高频旁路电容器。这个电容器起到了“高频旁路”的作用。结论：通交流，隔直流，通高频，阻低频。课堂练习

使用220V交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时候用手触摸外壳仍会感到“麻手”，用试电笔测试时，氖管发光，这是为什么？

这是因为与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电流能够通过这个“电容器”。故为了确保安全，电器设备和电子仪器的金属外壳都应接地。三、电感和电容的组合应用（1）如果将电容C与负载并联，然后与电感L串联，能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分（2）如果将电感L与负载并联，然后与电容C串联，能更好的起到滤掉电流中直流成分或低频成分负载输入(1)负载输入(2)

由于低频扼流圈的作用是通直流阻交流，电容的作用是通交流阻直流，所以上述电路中通过R2的交流成分将进一步减小。该电路中应选择自感L较大的线圈和电容C较大的电容器。电容和电感的组合应用直流成分四、电阻、感抗和容抗的比较电阻感抗容抗产生原因在电路中的特点决定因素电能的转化与做功定向移动的自由电荷与静止的离子间的碰撞由于电感线圈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在这个方向上定向移动的电荷的反抗作用对直流和交流均有阻碍作用只对变化的电流（如交流）有阻碍作用不能通直流只能通变化的电流由导体本身决定，与温度有关由自感线圈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流通过电阻做功，电能转化为内能电能和磁场能反复转化电能和电场能反复转化通直流，阻交流

电容对交变电流的作用：通交流，隔直流电感对交变电流的作用：低频扼流圈（L大）高频扼流圈（L小）隔直电容（C大）高频旁路电容（C小）通低频，阻高频通高频，阻低频5.3电感和电容对交变电流的影响小结感抗和容抗跟电感和电容本身有关，还跟交流的频率有关。fLXLp2=

例1、如图所示，从ab端输入的交流含有高频和低频成分，为了使R上尽可能少地含有高频成分，采用图示电路，其L的作用是_____，C的作用是_____。解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特点,使绝大部分高频成分从C流过。RLCabR1R2L说一说(阅读P39)阻高频通高频R2LC大电容例2、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U＝220V、频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同（L无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为f＝100Hz，则（

）（2）将电源改为U＝220V的直流电源，则（）A．A灯比原来亮B．B灯比原来亮C．C灯和原来一样亮D．C灯比原来亮

ACBC直流电只受直流电阻的影响。线圈除受直流电阻的影响还受感抗的阻碍作用串联分压练习1、如图所示，线圈L的自感系数和电容器的电容C都很小（如L＝100μH，C＝100pF）。此电路的主要作用是（）A．阻直流、通交流，输出交流B．阻交流、通直流，输出直流C．阻低频、通高频，输出高频交变电流D．阻高频、通低频，输出低频交变电流和直流电D“通直阻交，通低阻高”旁侧C：“通交隔直”“通高阻低”练习2、如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，A、B两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮；当A、B两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光。下列说法正确的有：（）BCA．与甲灯串联的元件X是电容器B．与乙灯串联的元件Y是电容器C．与甲灯串联的元件X是电感线圈D．与乙灯串联的元件Y是电感线圈X可能是电阻或线圈Y定是电容CX定是线圈

例1、如图所示，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无穷大，交流电源的电压u=311sin100πtV，若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100Hz，下列说法正确的是

A、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

例2、如图所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是

A、把电介质插入电容器，灯泡变亮；

B、增大电容器两板间的距离，灯泡变亮；

C、减少电容器两板间的正对面积，灯泡变暗；

D、使交变电流频率减小，灯泡变暗ACD

例3、如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小，此电路的重要作用是

A.阻直流通交流，输出交流

B.阻交流通直流，输出直流

C.阻低频通高频，输出高频电流

D.阻高频通低频，输出低频和直流D

例4、如图所示电路中，三只电灯的亮度相同，如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何改变?为什么?灯泡L1的亮度将变暗；灯泡L2的亮度将变亮.因此其亮度不变。

例5、“二分频”，音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器．音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器．图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b端输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器

A.甲扬声器是高音扬声器

B.C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器

C.L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器

D.L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流BD

一、电感器对交变电流的阻碍作用1．电感对交变电流的阻碍作用的大小用_____来表示，线圈的__________越大，交变电流的_____越高，阻碍作用就越大，_____也就越大．感抗自感系数频率感抗课堂小结2．扼流圈是电子技术中常用的电子元件，分为两种：一种是线圈绕在铁芯上，它的自感系数较____，感抗较大，叫做______扼流圈，它的作用是_______________；另一种是线圈绕在铁氧体芯上或空心，它的自感系数较___,感抗较小，叫做_____扼流圈,它的作用是________________．大低频通直流，阻交流小高频通低频，阻高频二、交变电流能够通过电容器通过实验可以看到交变电流能够通过电容器，其实自由电荷并未通过两极板间的绝缘介质，只是在交流电压的作用下，电容器交替进行_____和_____，电路中就有了电流．充电放电课堂小结三、电容器对交变电流的阻碍作用电容对交变电流的阻碍作用的大小用______来表示，电容器的______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，______也就越小．电容对交变电流的作用是_______________________________．容抗电容容抗通交流，隔直流，随堂小结通高频，阻低频1.如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端,当交流电源的频率增加时(

)A．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AD随堂练习2、如图示a、b的