2018-2019学年高中物理 第五章 交变电流 5.3 电感和电容对交变电流的影响知识要点归纳学案 新人教版选修3-2.doc

5.3电感和电容对交变电流的影响【要点梳理】要点一、电感对交变电流的阻碍作用 1电感线圈对交变电流的阻碍作用。交变电流通过线圈时，由于电流时刻在变化，所以自感现象就不断发生，而自感电动势总是阻碍电流变化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用。 2电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗来表示。线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越大，电感对交变电流的阻碍作用就越大，感抗也就越大。 3由影响感抗的因素“频率”可知：电感线圈对恒定电流没有感抗作用，因此电感线圈可以概括为“通直流，阻交流”。同时对频率越高的交变电流，感抗越大，即所谓“通低频，阻高频”。 由影响感抗的因素“自感系数”可知：要使低频扼流圈感抗大，就要用自感系数较大的线圈即匝数较多并有铁芯的扼流圈来担任；高频扼流圈的自感系数要小得多，可以用匝数少且没有铁芯的扼流圈来担任。根据电感线圈匝数的不同，扼流圈可分为两种：（1）低频扼流圈：通直流，阻交流；（2）高频扼流圈：通低频，阻高频。要点二、电容器对交变电流的阻碍作用 1交变电流能够“通过”电容器 电容器两极板间是绝缘材料，当电容器接到交流电源上时，当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路中，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，极板上聚集的电荷又放出，在电路中形成放电电流。电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交变电流“通过”了电容器，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质。 2电容器对交变电流的阻碍作用 对于导线中形成电流的自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向运动时，电容器两极板上积累的电荷会阻碍它们向这个方向运动，这就产生了电容对交变电流的阻碍作用。电容对交变电流的这种阻碍作用的大小就称为容抗。 要点诠释：（1）容抗表示电容对交变电流阻碍作用的大小。 （2）容抗大小由电容器的电容和交变电流的频率决定。电容越大，交变电流的频率越高，容抗越小。 （3）电容对交变电流阻碍作用的实质。当交变电流“通过”电容器时，给电容器充电或放电，使电容器两极形成跟原电压相反的电压，阻碍电流，形成容抗。 （4）电容器在电路中常见的作用有两种，隔直电容器：通交流、隔直流；旁路电容器：通高频、阻低频。 实际应用电路如图所示。 要点三、直流电路和交流电路的区别 在直流电路中，电流的大小由电压和电阻决定，而在交流电路中，决定电流大小的除了电压和电阻外，还与电感和电容对交变电流的阻碍作用有关，电路中电感线圈和电容器的两端均有电压，在交变电流的频率不变时，纯电感电路中和纯电容电路中，电流大小跟电压成正比。要点四、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向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。对直流的阻碍作用无限大，对交流的阻碍作用随频率的降低而增大决定因素由导体本身（长短、粗细、材料）决定，与温度有关由线圈本身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）能量转化电流通过电阻做功，电能转化为内能电能和磁场能往复转化电能与电场能往复转化 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。要点五、电容器、电感器的应用 1电容器的应用 （1）隔直电容器，如图甲所示，作用是“通交流、隔直流”。因为直流不能通过电容器，交变电流能“通过”电容器。起这样作用的电容器电容要大些。 （2）高频旁路电容器。如图乙所示，作用是“通高频，阻低频”，因为对不同频率的交变电流，频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大，即电容对低频交变电流阻碍作用大。对高频交变电流阻碍作用小，起这样作用的电容器电容要小些。 2电感器的应用 （1）低频扼流圈：可起到“通直流、阻交流”的作用。 （2）高频扼流圈：可起到“通直流、通低频，阻高频”的作用。 3电感和电容的组合应用 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。