20.3电感器与电容器对交流电的作用

20.3电感器与电容器对交流电的作用要点一.电感器对交流电的阻碍作用1.感抗（XL）1.定义电感器对交流电的阻碍作用叫做感抗阻碍原因：因为交流电会使电感线圈产生电磁感应现象，因而阻碍电流的变化，故而产生感抗。2.影响感抗大小的因素（高中只进行定性分析）=1\*GB3①f交流电频率=2\*GB3②L线圈自感系数XL=2fL单位：欧姆2.阻碍特点=1\*GB3①通直流、阻交流：因为恒定电流不变化，不能引起自感现象，所以对恒定电流没有阻碍作用。交变电流时刻改变，必有自感电动势产生以阻碍电流的变化，所以对交流有阻碍作用。=2\*GB3②通低频、阻高频：这是对不同频率的交变电流而言的因为交变电流的频率越高，电流变化越快，感抗也就越大，对电流的阻碍作用越大。3.电感器的应用类型低频扼流圈高频扼流圈构造匝数多、有铁芯匝数少、无铁芯自感系数较大较小感抗大小较大较小作用通直流、阻交流通高频、阻低频要点二.电容器对交流电的阻碍作用1.容抗1.定义电容器对交流电的阻碍作用容抗阻碍原因：在交流电作用下，电容器的充放电过程中，两极板上积累的电荷会阻碍电荷向这个方向运动，故而产生容抗。2.影响容抗大小的因素（高中只进行定性分析）=1\*GB3①f交流电频率=2\*GB3②C电容的电容XL=12fL单位：2.阻碍特点=1\*GB3①“通交流”当电容器接到交流电源上时，自由电荷在交变电压的作用下，电容器交替进行充电和放电，电路中就有电流了，表现为交变电流“通过”了电容器。=2\*GB3②“隔直流”电容器的两个极板被绝缘介质隔开了，恒定电流不能通过电容器。3.电容器的应用=1\*GB3①隔直通交电容器作用：通交流、隔直流原理：用来“通交流、隔直流”的电容器叫耦合电容器，其电容一般较大，容易进行充放电。常串接在两级电路之间，以使电流中的交流成分通过，直流成分会被隔断。如图所示。=2\*GB3②高频旁路电容器作用：通高频、阻低频原理：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。若在下一级电路的输入端并联一个电容器，就可只把低频成分的交流信号输送到下一级装置。具有这种“通高频、阻低频”用途的电容器叫高频旁路电容器，其电容一般较小，不容易进行充放电。如图所示。要点三.电阻、感抗、容抗的比较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这个方向定向移动的电荷的反抗作用在电路中的特点对直流、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，只能通变化的电流决定因素由导体本身(长短、粗细、材料)决定，与温度有关由线圈的自感系数和交流的频率决定(成正比)由电容的大小和交流的频率决定(成反比)说明：电感、电容接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能往复转化，所以电感、电容上不会消耗电能，而电流通过电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能的损耗。要点四.电容器与电感器的组合应用根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合到一起来完成一定的任务。1.如果将电容与负载并联，然后与电感串联，就能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用。如图所示。2.如果将电感与负载并联，然后与电容串联，就能更好的起到滤掉电流中直流成分或低频成分的作用。如图所示。题型1.感抗及容抗的理解及应用经典例题典例1（多选）电感对交变电流的影响的以下说法中，正确的是（）A．电感对交变电流有阻碍作用B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗C．电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数有关D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大【答案】ABCD典例2（多选）电容对交变电流的影响的以下说法中，正确的是（）A．交变电流能通过电容器B．电容器具有通直流、阻交流的作用C．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的功能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【答案】ACD典例3关于感抗，下列说法中正确的是（）A．感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势，阻碍电流的变化B．感抗的大小不仅与自感系数有关，还与电流的频率有关C．感抗虽然对交变电流有阻碍作用，但不消耗能量D．感抗是线圈的电阻产生的【答案】ABC【解析】交变电流通过线圈时，由于电流时刻变化，在线圈中产生感应电动势。自感电动势总是阻碍电流的变化，这就是产生感抗的原因，A正确。频率越高，电流变化越快，自感电动势越大，线圈自感系数越大，对电流变化的阻碍作用越大，感抗越大，B正确。电感不是耗能元件，它储存的能量用来与电路转换，并不消耗，C正确巩固提升巩固1对交变电流通过电容器的正确理解是（）A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体B．交变电流定向移动的电荷通过电容器两板间的绝缘介质C．交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器D．交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质（击穿除外）【答案】CD巩固2对扼流圈的以下说法，正确的是（）A．扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的B．低频扼流圈用来“通低频、阻高频”C．高频扼流圈用来“通直流、阻交流”D．高频扼流圈对低频交变电流的阻碍作用小，对高频交变电流的阻碍作用很大【答案】AD【解析】低频扼流圈用来通直流、阻交流，也不让低频电流通过（对低频电流阻碍作用很大）。而高频扼流圈对高频电流阻碍作用很大，对低频电流阻碍作用较小。高频扼流圈的自感系数较小，低频扼流圈的自感系数较大，故A、D正确。巩固3关于电子电路中的扼流圈，下列说法正确的是（）A．扼流圈是利用电感线圈对交流的阻碍作用来工作的B．高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频交流通过C．低频扼流圈的作用是不仅要阻碍高频交流通过，还要阻碍低频交流通过D．高频扼流圈的电感比低频扼流圈的电感大【答案】ABC【解析】本题考查了高频扼流圈、低频扼流圈。扼流圈是利用变化的电流通过线圈时，感应出感应电动势，从而来阻碍电流的变化的，故A正确。高频扼流圈是“通低频、阻高频”，故B正确；低频扼流圈是“阻高频、阻低频、通直流”，故C正确；高频扼流圈比低频扼流圈自感系数小，故D错。题型2.电感器及电容器在交流电中的应用经典例题典例1如图所示电路中，AB两端加交流电压u＝141sin157t(V)时，小灯泡发光。若AB间电压变换为如下四种情况时(小灯泡都没有被烧毁)，可以使小灯泡亮度增加的是()A．直流电压141VB．直流电压100VC．交流电压u＝141sin100tVD．交流电压u＝141sin314tV解析：电容器的作用是通交流，隔直流，通高频，阻低频，所以换成直流电压，灯泡不会亮，AB错误；根据公式f＝eq\f(ω,2π)可得交流电压u＝141sin314t(V)频率变大，交流电压u＝141sin100t(V)频率减小，故C变暗，D变亮，故选D。典例2在如图所示电路中，交变电源是有效值为220V的电源，C是电容器，R是电阻，关于交流电压表的示数，下列说法中正确的是()A．等于220V B．大于220VC．小于220V D．等于零解题指导：考查电容器对交变电流的阻碍作用，本题中，因为电容器有容抗，它分一部分电压。解析：虽然交变电流能通过电容器，但对交流有阻碍作用，电容器的容抗与电阻串联，根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压，而电压表测的是电阻两端的电压，故选项C正确。典例3下列电路，能防止高频交变电流的冲击，有效保护电器的是()解析：电容器能通交流，阻直流，而对交流电也有阻碍作用，交流电频率越高，同一电容器容抗越小，所以电容器对于高频交变电流的阻碍作用小于它对低频交变电流的阻碍作用，因此不能有效保护电器，故A错误；电阻对交流电的阻碍作用与交流电频率无关，故B、D错误；电感器对交流电有阻碍作用，交流电频率越高，同一电感器感抗越大，所以电感器对高频交变电流的阻碍作用大于对低频交变电流的阻碍作用，故C正确。巩固提升巩固1多选)如图所示，输入端a、b的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中正确的是(L的直流电阻不为零，且很小)()A．直流成分只能从L通过B．交流成分只能从R通过C．通过R的既有直流成分又有交流成分D．通过L的直流成分比通过R的直流成分必定要大解析：由于线圈直流电阻不为零，所以有直流通过R，而线圈对交流有阻碍作用，因此也有交流成分通过R，B错，C正确。由于R对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过L,A错，因为导线的直流电阻很小，所以通过线圈的直流要比通过R的大，D正确。巩固2有些电源输出的电流既有交流成分又有直流成分，而我们只需要稳定的直流，不希望其中混有太多的交流成分，这时可以采用如图所示的电路；为了尽量减小R2上的交流成分，下列正确的是()A．选用电容C小的电容器，选用自感系数L大的电感器B．选用电容C小的电容器，选用自感系数L小的电感器C．选用电容C大的电容器，选用自感系数L大的电感器D．选用电容C大的电容器，选用自感系数L小的电感器解析：由电路图可知，R2支路中，电感线圈阻碍交流电，根据RL＝2πeq\r(fL)可知，L越大，对交流电阻碍越大；所以要选用自感系数L大的电感器；电容器与电阻R2并联，需要交流电通过电容器，直流通过R2，根据：RC＝eq\f(1,2π\r(fC))可知，电容C越大，对交流的阻碍越小，若要交流电通过电容器，要选择C比较大的电容器，故ABD错误，C正确。故选C。巩固3如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在220V、50Hz的交变电压两端，三只灯泡亮度相同。若接在220V、40Hz的交变电压两端，则()A．三只灯泡亮度都不变 B．三只灯泡都将变亮C．a亮度不变，b变亮，c变暗 D．a亮度不变，b变暗，c变亮解析：交流电的频率由50Hz变成40Hz，频率变小，电阻的阻值不变，电容的容抗变大，电感的感抗减小，电压不变，故a亮度不变，b变亮，c变暗。故C正确。巩固4如图是某音响的部分电路简化图，L为高频扼流圈，电容器C的电容较小，输入信号既有高频成分，也有低频成分，E为扬声器，则通过扬声器的信号是（）A．既有高频成分，也有低频成分 B．只有高频成分C．只有低频成分 D．没有信号【答案】C【解析】电感L的作用是通低频，阻高频；电容C的作用是通高频，阻低频，所以低频部分通过扬声器。故ABD错误，C正确。故选C。拓展拔高拓展1如图所示，线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边以角速度ω匀速转动，其线圈中感应电动势的峰值为Em，闭合回路中两只灯泡均能正常发光。则()A．从图中位置开始计时，感应电动势瞬时表达式为e＝EmsinωtB．增大线圈转动角速度ω时，感应电动势的峰值Em不变C．增大电容器C两极板间的正对面积时，灯泡A1变亮D．抽去电感器L的铁芯时，灯泡A2变亮解析：图示位置即中性面，所以感应电动势的瞬时表达式为e＝Emsinωt，故A正确；感应电动势的峰值Em＝BSω，增大线圈转动角速度ω时，感应电动势的峰值Em将增大，故B错误；增大电容器C两极板间