第五章-第3节-电感和电容对交变电流的影响课件

1.1.电感器对交变电流的阻碍作用的大小用电感器对交变电流的阻碍作用的大小用 感抗表示，感抗的大小与线圈的自感系感抗表示，感抗的大小与线圈的自感系 数和交流的频率有关。数和交流的频率有关。2.2.低频扼流圈可以低频扼流圈可以“通直流，阻交流通直流，阻交流”，而高频扼流圈可以而高频扼流圈可以“通低频、通直流，阻高频通低频、通直流，阻高频”。3 3交变电流可以通过电容器，电容器对交流的阻碍作用可以交变电流可以通过电容器，电容器对交流的阻碍作用可以 用容抗表示，容抗的大小与电容和交流的频率有关。用容抗表示，容抗的大小与电容和交流的频率有关。4 4电容具有电容具有“隔直流、通交流隔直流、通交流”、“阻低频、通高频阻低频、通高频”的作的作 用。用。自学教材自学教材 1实验探究探究 如如图531所示，取直流所示，取直流电源源电压与交流与交流电源源电压有效有效值相等。相等。图531 (1)实验目的：了解并目的：了解并验证电感感线圈圈对交交变电流的阻碍流的阻碍作用。作用。(2)实验现象：接通直流象：接通直流电源源时，灯泡亮些；接通交流，灯泡亮些；接通交流电源源时，灯泡暗些。，灯泡暗些。(3)实验结论：电感感线圈圈对交交变电流有阻碍作用。流有阻碍作用。2感抗感抗 (1)物理意物理意义：表示：表示电感感 的大小。的大小。(2)影响感抗大小的因素：影响感抗大小的因素：线圈的自感系数圈的自感系数 ，交，交流的流的频率率 ，感抗越大。，感抗越大。对电流的阻碍作用流的阻碍作用越大越大越高越高3感抗的感抗的应用用类型型区区别低低频扼流圈扼流圈高高频扼流圈扼流圈自感系数自感系数较大大较小小感抗大小感抗大小较大大较小小作用作用通通 、阻、阻 通通 、通、通 ，阻，阻 直流直流交流交流低低频直流直流高高频重点重点诠释 1电感器感器对交交变电流的阻碍作用的成因流的阻碍作用的成因 通通过线圈的圈的电流大小和方向流大小和方向变化，都会引起通化，都会引起通过线圈圈的磁通量的磁通量发生生变化，从而化，从而产生感生感应电动势，这种种现象就是象就是自感自感现象。根据楞次定律，自感象。根据楞次定律，自感电动势所引起的感所引起的感应电流流总是要使它是要使它产生的磁生的磁场阻碍阻碍线圈内原有磁圈内原有磁场的的变化，所以化，所以自感自感电动势对线圈中圈中电流的流的变化有阻碍作用，化有阻碍作用，这样就形成就形成了了对交交变电流的阻碍作用，流的阻碍作用，电感感对交交变电流阻碍作用的大流阻碍作用的大小就称小就称为感抗。感抗。1关于关于电感器感器对交交变电流的影响的流的影响的说法，正确的是法，正确的是 ()A电感器感器对交交变电流无阻碍作用流无阻碍作用 B电感器感器对交交变电流阻碍作用的大小叫感抗流阻碍作用的大小叫感抗 C电感器感器对某一某一频率的交率的交变电流的阻碍作用跟流的阻碍作用跟线圈的圈的 自感系数无关自感系数无关 D线圈的自感系数越大，交圈的自感系数越大，交变电流的流的频率越高，率越高，电感感 对交交变电流的阻碍作用就越大流的阻碍作用就越大解析：解析：电感感对交流交流电有影响，其阻碍作用的大小和有影响，其阻碍作用的大小和线圈的自圈的自感系数感系数L、交流、交流电的的频率率f有关，有关，L越大，越大，f越高，阻碍作用越越高，阻碍作用越大，故大，故选项A、C错，B、D正确。正确。答案：答案：BD自学教材自学教材1交交变电流能流能够通通过电容器容器(1)实验电路路(如如图532所示所示)图532 (2)实验现象：象：电路中串有路中串有电容器容器时，接通，接通 电源，灯泡不亮，接源，灯泡不亮，接通通 电源，灯泡亮。源，灯泡亮。(3)实验结论：能能够通通过电容器，容器，不能通不能通过电容器。容器。2电容器容器对交交变电流的阻碍作用流的阻碍作用 (1)容抗：表示容抗：表示电容容对 阻碍作用的大小。阻碍作用的大小。(2)影响容抗大小的因素：影响容抗大小的因素：电容器的容器的电容容 ，交，交变电流的流的频率率 ，容抗越小。，容抗越小。(3)应用：用：电容器具有容器具有“隔直流，通交流隔直流，通交流”的作用。的作用。直流直流交交变电流流直流直流交交变电流流越大越大越高越高交流交流重点重点诠释 1电容器容器对交交变电流的阻碍作用的成因分析流的阻碍作用的成因分析 (1)交交变电流流“通通过”电容器：容器：电容器是由两容器是由两块彼此彼此绝缘的的导体构成的，因此直流体构成的，因此直流电不能通不能通过电容器，而交容器，而交变电流却能流却能“通通过”电容器，原因是容器，原因是什么呢？原来自由什么呢？原来自由电荷荷实际上并没有通上并没有通过电容器的容器的电介介质，只不只不过在交在交变电压的作用下，当的作用下，当电源源电压升高升高时，电容器容器充充电，电荷在荷在电容器的极板上集聚，形成充容器的极板上集聚，形成充电电流；当流；当电源源电压降低降低时，电容器放容器放电，电荷从荷从电容器的极板上放出，容器的极板上放出，形成放形成放电电流。流。电容器交替容器交替进行充行充电和放和放电，电路中就有路中就有了了电流，表流，表现为交交变电流流“通通过”了了电容器。容器。(2)电容器容器对交交变电流的阻碍作用：流的阻碍作用：电源源电压推推动自由自由电荷定向移荷定向移动时，电容器极板上容器极板上积累的累的电荷会阻碍自由荷会阻碍自由电荷向此方向做定向运荷向此方向做定向运动，这就就产生了生了电容器容器对交交变电流的阻碍作用。流的阻碍作用。(3)决定容抗的两个因素：决定容抗的两个因素：交流交流电的的频率和率和电容器的容器的电容。容。(4)电容器在容器在电路中的作用：路中的作用：交交变电流的流的频率越高，率越高，电容器充容器充电时集聚的集聚的电荷相荷相对较少，少，对电荷运荷运动的阻碍作用越小，容抗也越小。同理，的阻碍作用越小，容抗也越小。同理，电容器的容器的电容越大，容容越大，容纳电荷的本荷的本领越大，充放越大，充放电时所受所受的阻碍越小，容抗也就越小，所以的阻碍越小，容抗也就越小，所以电容有容有“通交流，隔直通交流，隔直流，通高流，通高频，阻低，阻低频”的作用。的作用。2电阻、感抗、容抗的比阻、感抗、容抗的比较电阻阻感抗感抗容抗容抗产生的生的原因原因定向移定向移动的的自由自由电荷与荷与不不动的离子的离子间的碰撞的碰撞由于由于电感感线圈的自感圈的自感现象阻碍象阻碍电流流的的变化化电容器两极板上容器两极板上积累累的的电荷荷对向向这个方向个方向定向移定向移动的的电荷的反荷的反抗作用抗作用电阻阻感抗感抗容抗容抗在在电路路中的特中的特点点对直流、交流直流、交流均有阻碍作用均有阻碍作用只只对变化的化的电流，如交流，如交变电流有阻流有阻碍作用碍作用不能通直流，只能不能通直流，只能通通变化的化的电流。流。对直流的阻碍作用无直流的阻碍作用无限大，限大，对交流的阻交流的阻碍作用随碍作用随频率的降率的降低而增大低而增大电阻阻感抗感抗容抗容抗决定决定因素因素由由导体本身体本身(长短、粗短、粗细、材、材料料)决定，与温决定，与温度有关度有关由由线圈本身的自圈本身的自感系数和交流的感系数和交流的频率决定率决定由由电容的大容的大小和交流的小和交流的频率决定率决定电能的能的转化与化与做功做功电流通流通过电阻阻做功，做功，电能能转化化为内能内能电能和磁能和磁场能往能往复复转化化电能与能与电场能往复能往复转化化2对交交变电流能流能够通通过电容器的正确理解是容器的正确理解是 ()A在有在有电容器的交流容器的交流电路中，没有路中，没有电荷定向移荷定向移动 B在有在有电容器的交流容器的交流电路中，有路中，有电荷定向移荷定向移动 C当当电容器接到交容器接到交变电源上源上时，电容器交替容器交替进行充、放行充、放 电，电路中才有交路中才有交变电流流 D当当电容器接到交容器接到交变电源上源上时，因，因为有自由有自由电荷通荷通过 电容器，容器，电路中才有交路中才有交变电流流解析：解析：交交变电流能流能够通通过电容器，是通容器，是通过电容器交替充、容器交替充、放放电而而进行的，行的，实际上自由上自由电荷并没有通荷并没有通过电容器两极板容器两极板间的的绝缘介介质，故，故C对，D错；既然；既然电容器交替充、放容器交替充、放电，电路中就有了路中就有了电荷的定向移荷的定向移动，故，故B对，A错。答案：答案：BC 1.电容器的容器的应用用 (1)隔直隔直电容器，如容器，如图533所示。作用是所示。作用是“通交流、通交流、隔直流隔直流”，因，因为直流直流电不能通不能通过电容器，交流容器，交流电能能“通通过”电容器。起容器。起这样作用的作用的电容器容器电容要大些。容要大些。图533 (2)高高频旁路旁路电容器，如容器，如图534所示，作用是所示，作用是“通通高高频、阻低、阻低频”，因，因为对不同不同频率的交流率的交流电，频率越高，率越高，容抗越小，容抗越小，频率越低，容抗越大，即率越低，容抗越大，即电容容对低低频交交变电流阻碍作用大。流阻碍作用大。对高高频交交变电流阻碍作用小，起流阻碍作用小，起这样作作用的用的电容器容器电容要小些。容要小些。图534 2电感器的感器的应用用 (1)低低频扼流圈：可起到扼流圈：可起到“通直流、阻交流通直流、阻交流”的作用。的作用。(2)高高频扼流圈：可起到扼流圈：可起到“通直流、通低通直流、通低频、阻高、阻高频”的的作用。作用。3电感和感和电容的容的组合合应用用 根据根据电感、感、电容容对交交变电流阻碍作用的特点，可以将流阻碍作用的特点，可以将二者二者结合到一起来完成一定的任合到一起来完成一定的任务。(1)如果将如果将电容器与容器与负载并并联，然，然后与后与电感感线圈串圈串联，就能更好的起到，就能更好的起到滤掉掉电流中交流成分或高流中交流成分或高频成分的作成分的作用，如用，如图535所示。所示。图535 (2)如果将如果将电感感线圈与圈与负载并并联，然后与然后与电容器串容器串联，就能更好的起到，就能更好的起到滤掉掉电流中直流成分和低流中直流成分和低频成分的作成分的作用，如用，如图536所示。所示。图5363用用电压表表检查如如图537所示的所示的 电路中的故障，路中的故障，测量量Uad5.0 V，Uab0，Ubc5.0 V，Ucd0。则 电路故障可能是路故障可能是 ()A滑滑动变阻器阻器R1断路断路 B电容器容器C被被击穿穿 C电阻阻R2断路断路 D电感感线圈圈L断路断路图537解析：解析：当用当用电压表去判断表去判断电路故障路故障时，如果，如果电压表的两接表的两接线柱能与柱能与电源的两极接通，而与源的两极接通，而与电压表两接表两接线柱相并柱相并联的的那部分那部分电路没有完全短路，路没有完全短路，电压表就会有示数。即当表就会有示数。即当电压表有示数表有示数时，电源两极与源两极与电压表两接表两接线柱柱间的的电路无断点。路无断点。由由题意意UadUbc5.0 V可知可知ab、cd间为通路，通路，A、C错误；若若电容器被容器被击穿，穿，则Ubc将将为零，零，B错误。故正确答案。故正确答案为D。答案：答案：DA电流表示数增大流表示数增大B电压表示数增大表示数增大C灯泡灯泡变暗暗 D灯泡灯泡变亮亮思路点思路点拨解答本解答本题时应把握以下两点：把握以下两点：(1)感抗与交感抗与交变电流的流的频率的关系。率的关系。(2)闭合合电路的路的电压关系。关系。答案答案BC 借借题发挥 直流直流电阻不阻不计的的线圈圈对直流直流电无阻碍作用相当无阻碍作用相当于短路，于短路，对交流交流电有阻碍作用，因而使有阻碍作用，因而使电流减小，流减小，加在加在电路其他部分的路其他部分的电压也减小，且减小量与也减小，且减小量与线圈圈两端两端电压相等。相等。1交交变电流通流通过一段一段长直直导线时，电流流为I，如果把，如果把这根根 长直直导线绕成成线圈，再接入原圈，再接入原电路，通路，通过线圈的圈的电流流为 I，则 ()AIIBII CII D无法比无法比较解析：解析：长直直导线的自感系数很小，其的自感系数很小，其对交交变电流的阻碍作流的阻碍作用可以看做是用可以看做是纯电阻，流阻，流经它的交它的交变电流只受到流只受到导线电阻阻的阻碍作用。当的阻碍作用。当导线绕成成线圈后，圈后，电阻阻值未未变，但自感系，但自感系数增大，数增大，对交交变电流的阻碍作用不但有流的阻碍作用不但有电阻，而且有阻，而且有线圈圈的阻碍作用的阻碍作用(感抗感抗)，阻碍作用增大，阻碍作用增大，电流减小。流减小。答案：答案：B 例例2 如如图539所示，交流所示，交流电源的源的电压(有效有效值)U220 V，频率率f50 Hz,3只灯泡只灯泡L1、L2、L3的亮度相同的亮度相同(L无直流无直流电阻阻)，若将交流，若将交流电源的源的频率率变为f100 Hz，电压不不变，则 ()AL1灯比原来亮灯比原来亮 BL2灯比原来亮灯比原来亮 CL3灯和原来一灯和原来一样亮亮 DL3灯比原来亮灯比原来亮图539 思路点思路点拨根据根据电容器、容器、电感和感和电阻阻对电流的作用特流的作用特点判断灯泡的亮、暗点判断灯泡的亮、暗变化。化。解析解析当将交流当将交流电源的源的频率率换为f100 Hz时，交流，交流电源的源的频率率变大，根据大，根据电容器、容器、电感和感和电阻阻对电流作用的流作用的特点可知特点可知电容器的容抗减小，容器的容抗减小，对电流的阻碍作用减弱，流的阻碍作用减弱，L1中的中的电流增大，流增大，L1变亮，亮，A项正确；正确；电感的感抗增大，感的感抗增大，对电流的阻碍作用增流的阻碍作用增强强，L2中的中的电流减小，流减小，L2变暗，暗，B项错误；电阻的阻阻的阻值不不变，通，通过L3的的电流也不流也不变，亮度和原来一，亮度和原来一样，C项对D项错。答案答案AC借借题发挥(1)电阻的大小与交阻的大小与交变电流的流的频率无关。率无关。(2)感抗的大小随交感抗的大小随交变电流流频率的增大而增大。率的增大而增大。(3)容抗的大小随交容抗的大小随交变电流流频率的增大而减小。率的增大而减小。2如如图5310所示，三个灯泡相同，所示，三个灯泡相同，而且足而且足够耐耐压，电源内阻忽略。源内阻忽略。单 刀双刀双掷开关开关S接接A时，三个灯亮度相，三个灯亮度相 同，那么同，那么S接接B时 ()A三个灯亮度相同三个灯亮度相同 B甲灯最亮，丙灯不亮甲灯最亮，丙灯不亮 C甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮 D只有丙灯不亮，乙灯最亮只有丙灯不亮，乙灯最亮 图5310解析：解析：开关开关S接接A时，甲、乙、丙三个支路均有交流，甲、乙、丙三个支路均有交流电通通过。开关开关S接接B时，电路路处于直流工作状于直流工作状态，电容器容器C“隔直流、隔直流、通交流通交流”；电感感线圈圈L“阻交流、通直流阻交流、通直流”；R对交流和直流有交流和直流有相同的阻抗。可判断此相同的阻抗。可判断此时电路中路中I丙丙0，I甲甲不不变，I乙乙增大；增大；又因又因为灯泡亮度与灯泡亮度与电功率功率(PI2R)成正比，所以只有丙灯不成正比，所以只有丙灯不亮，乙灯最亮。亮，乙灯最亮。答案：答案：D 例例3如如图5311所示，所示，线圈的圈的自感系数自感系数L和和电容器的容器的电容容C都很小都很小(如如L1 mH，C200 pF)，此，此电路的重要作路的重要作用是用是 ()A阻直流通交流，阻直流通交流，输出交流出交流 B阻交流通直流，阻交流通直流，输出直流出直流 C阻低阻低频通高通高频，输出高出高频交流交流 D阻高阻高频通低通低频，输出低出低频交流和直流交流和直流图5311 思路点思路点拨根据根据电感和感和电容容对交流中的高交流中的高频成分和成分和低低频成分的阻碍作用不同来分析。成分的阻碍作用不同来分析。解析解析因因线圈自感系数圈自感系数L很小，所以很小，所以对低低频成分的成分的阻碍作用很小，阻碍作用很小，这样直流和低直流和低频成分能成分能顺利通利通过线圈，圈，电容器并容器并联在在电路中，起旁路作用，因路中，起旁路作用，因电容容C很小，很小，对低低频成分的阻碍作用很大，而成分的阻碍作用很大，而对部分通部分通过线圈的高圈的高频成分阻碍成分阻碍作用很小，被它旁路，最作用很小，被它旁路，最终输出的是低出的是低频交流和直流。交流和直流。答案答案D 借借题发挥 把把电感器和感器和电容器容器连接在同一个接在同一个电路中，可以得路中，可以得到到电流中的不同成分流中的不同成分(如直流成分、高如直流成分、高频成分、低成分、低频成成分分)，此，此时，电感器和感器和电容器就相当于不同容器就相当于不同电流成分的流成分的筛选器。器。3某信号源中有直流成分、交流高某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低成分和交流低频成分，成分，为使放大器使放大器仅得到交流低得到交流低频成分，如成分，如图5312所示所示电 路中可行的是路中可行的是 ()图5312解析：解析：信号中含有三种成分，去掉直流成分用隔直信号中含有三种成分，去掉直流成分用隔直电容即可，容即可，因此排除因此排除A、B。而。而C中交流高、低中交流高、低频成分均成分均进入放大器，需入放大器，需加入另一旁路加入另一旁路电容容C2，所以，所以D项正确。正确。答案：答案：D随堂基随堂基础巩固巩固点此进入课时跟踪跟踪训练点此进入