高中物理 5.4电感和电容对交变电流的影响课件 新人教版选修3-2.ppt

目标定位1 通过实验了解电容 电感对交变电流的阻碍 能够分析简单电路中的电容 电感的作用 2 知道感抗 容抗 了解感抗 容抗与哪些因素有关 第4讲电感和电容对交变电流的影响 一 电感器对交变电流的阻碍作用1 感抗 电感器对交变电流作用的大小 2 影响因素 线圈的自感系数越 交流的频率越 感抗越大 阻碍 大 高 3 感抗的应用 较小 较小 直 交 直 低 高 二 交变电流能够通过电容器当电容器接到交流电源的两端时 实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质 当电压升高时 电容器 电荷向电容器的极板上聚集 在电路中 形成电流 当电压降低时 电容器 电荷从极板上退出 形成电流 电容器交替地进行充电和放电 电路中就有了电流 表现为交流 了电容器 充电 充电 放电 放电 通过 三 电容器对交变电流的阻碍作用1 容抗 电容器对交变电流阻碍作用的大小 2 影响因素 电容器的电容越 交流的频率越 容抗越小 3 作用 通流 隔流 通频 阻频 大 高 交 直 高 低 一 理解电感器对交变电流的阻碍作用1 高频扼流圈高频扼流圈的自感系数很小 只对高频交变电流有较大的阻碍作用 对低频交变电流的阻碍作用较小 对直流的阻碍作用更小 它具有 通直流 通低频 阻高频 的作用 2 低频扼流圈低频扼流圈的自感系数很大 即使交流的频率较低 它产生的感抗也很大 它具有 通直流 阻交流 的作用 例1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 解析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 答案ABC 二 理解电容器对交变电流的阻碍作用电容器对交流电的阻碍作用概括为 通交流 隔直流 通高频 阻低频 例2如图1甲 乙两图是电子技术中的常用电路 a b是各部分电路的输入端 其中输入的交流高频成分用 表示 交流低频成分用 表示 直流成分用 表示 关于两图中负载电阻R上得到的电流特征是 A 图甲中R得到的是交流成分B 图甲中R得到的是直流成分C 图乙中R得到的是低频成分D 图乙中R得到的是高频成分 图1 解析当交变电流加在电容器上时 有 通交流 隔直流 通高频 阻低频 的特性 甲图中电容器隔直流 R得到的是交流成分 A正确 B错误 乙图中电容器能通过交流高频成分 阻碍交流低频成分 R得到的是低频成分 C正确 D错误 答案AC 针对训练如图2所示的电路中 正弦交流电源电压的有效值为220V 则关于交流电压表的示数 以下说法中正确的是 A 等于220VB 大于220VC 小于220VD 等于零 图2 解析虽然交变电流能通过电容器 但也受到阻碍作用 电容器与电阻串联 根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压 电压表测的是电阻两端的电压 C正确 答案C 三 电阻 感抗 容抗的作用及区别1 容抗的大小除了与电容自身的性质有关外 还与交变电流的频率有关 若用XC表示容抗 则XC 2 感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外 还与交变电流的频率有关 若用XL表示感抗 则XL 2 fL 3 电阻无论对直流还是交流 阻碍作用相同 只取决于电阻本身 例3在频率为f的交变电流电路中 如图3所示 当开关S分别接通R C L支路时 通过各支路的电流有效值相等 若将交变电流的频率提高到2f 维持其他条件不变 则下列几种说法不正确的是 A 通过R的电流有效值不变B 通过C的电流有效值变大C 通过L的电流有效值变小D 流过R C L的电流有效值都不变 图3 解析交变电流的频率变大时 电阻R对交流的阻碍作用不变 电容C对交流的阻碍作用减小 电感L对交流的阻碍作用变大 故A B C说法正确 D说法错误 答案D 感抗及其应用1 如图4所示的电路中 L为电感线圈 L 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u 220sin 100 t V 若保持电压的有效值不变 只将电源频率改为100Hz 下列说法中正确的是 图4 A 电流表示数增大B 电压表示数减小C 灯泡变暗D 灯泡变亮 答案C 容抗及其应用2 如图5所示 接在交流电源上的灯泡正常发光 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 减小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 图5 解析电容器的电容与介电常数成正比 与正对面积成正比 与两板间距离成反比 而容抗与电容成反比 与频率成反比 把电介质插入电容器 电容变大 容抗减小 灯泡变亮 A正确 电容器两板间的距离增大 电容减小 容抗增大 灯泡变暗 B错误 减小电容器两板间的正对面积 电容减小 容抗增大 灯泡变暗 C正确 交流电的频率减小 容抗增大 灯泡变暗 D正确 答案ACD 图6 电阻 感抗 容抗的区别3 在图6所示的电路中 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25mH的高频扼流圈 C是一个100pF的电容器 R是负载电阻 下列说法正确的是 A L的作用是 通低频 阻高频 B C的作用是 通交流 隔直流 C C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小于高频交流所占的百分比 解析L是自感系数很小的高频扼流圈 其作用是 通低频 阻高频 A正确 C是电容很小的电容器 其作用是 通高频 阻低频 也称高频旁路电容 由于L对高频的阻碍作用和C对高频的旁路作用 使得R中的电流低频成分远远大于高频成分 故A C正确 答案AC 4 如图7所示的电路中 A B C三灯亮度相同 电源为220V 50Hz的交流电源 以下叙述中正确的是 图7 A 改接220V 100Hz的交流电源时 A灯变亮 B灯变暗 C灯亮度不变B 改接220V 100Hz的交流电源时 A灯变暗 B灯变亮 C灯变亮C 改接220V的直流电源时 A灯熄灭 B灯变亮 C灯亮度不变D 改接220V的直流电源时 A灯熄灭 B灯变亮 C灯变暗 解析增加交流电源的频率时 感抗增大 容抗减小 电阻的阻碍不变 故A变亮 B变暗 C不变 故A正确 B错误 改为直流电源时 电容断路 A灯灭 电感L无感抗 B灯更亮 电阻R阻碍不变 C灯亮度不变 答案AC