发布时间 : 星期六 文章高中物理第五章交变电流3电感和电容对交变电流的影响学案新人教选修3-2更新完毕开始阅读862948254793daef5ef7ba0d4a7302768f996f08
3 电感和电容对交变电流的影响
[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.
一、电感器对交变电流的阻碍作用
1.实验探究：(如图1所示)
图1
取直流电源的电压与交流电电压的有效值相等.
(1)实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些.(选填“亮些”或“暗些”)
(2)实验结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用. 2.感抗：
(1)定义：电感器对交变电流阻碍作用的大小.
(2)影响因素：线圈的自感系数越大，交流的频率越高，感抗越大. (3)感抗的应用
类型 区别 自感系数 感抗大小 作用 深度思考
电感器为什么对交变电流有阻碍作用？
答案 电感器的阻碍作用是由交变电流通过线圈时的自感电动势引起的，自感系数越大，交变电流的频率越高，自感电动势越大，对电流的阻碍作用越大.
低频扼流圈 较大 较大 通直流、阻交流 高频扼流圈 较小 较小 通直流、通低频、阻高频
例1 在如图2所示的电路中，L为电感线圈，D为灯泡，电流表的内阻为0，电压表的内阻无限大，交流电源的电压为u＝2202sin(100πt)V.若保持电压的有效值不变，只将电源
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的频率改为100 Hz，下列说法中正确的是( )
图2
A.电流表的示数增大 C.灯泡变暗
B.电压表的示数增大 D.灯泡变亮
ω100π
解析 由u＝2202sin(100πt)V，可得电源原来的频率为f＝＝ Hz＝50 Hz，当
2π2π
电源的频率由原来的50 Hz增大为100 Hz时，线圈的感抗增大，在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误.灯泡D的电阻是一定的，电流减小时，灯泡D实际消耗的电功率P＝IR减小，灯泡D变暗，选项C正确，选项D错误.电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL；设灯泡D两端的电压为UD，则电源电压的有效值为U＝UL＋UD，因UD＝IR，故电流I减小时，UD减小，因电源电压的有效值保持不变，故UL＝U－UD增大，选项B正确. 答案 BC
线圈对交变电流感抗的大小不仅与线圈自身?自感系数?有关，还与交变电流的频率有关.交流电的频率越大，感抗越大.
二、电容器对交变电流的影响
1.交变电流能够通过电容器： (1)实验电路(如图3)：
2
图3
(2)实验现象：电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源，灯泡亮. (3)实验结论：交变电流能够通过电容器，直流不能通过电容器. 2.容抗：
(1)定义：电容器对交变电流阻碍作用的大小.
(2)影响因素：电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小.
2
(3)作用：“通交流，隔直流；通高频，阻低频”. 深度思考
(1)交变电流为什么能“通过”电容器？ (2)电容器为什么会对交变电流有阻碍作用？
答案 (1)把交流电源接到电容器两个极板，电容器交替进行充电和放电，于是电路中就有了电流，好像是交变电流“通过”了电容器，但实际自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质.
(2)对于在导线中形成电流的自由电子来说，当电源的电动势推动它们向某一方向做定向运动时，电容器两极板上积聚的电荷就阻碍它们向这个方向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用.
例2 如图4所示，电路由交流电源供电，最大电压保持不变，如果交变电流的频率升高，则下列说法中正确的是( )
图4
A.电容器上的电荷量最大值增大 B.电容器的容抗增大 C.电路中灯泡的亮度变亮 D.电路中灯泡的亮度变暗
解析 当交变电流的频率升高时，电容器的容抗减小，灯泡的亮度变亮，灯泡两端的电压变大，故选项C正确，选项B、D错误；由Q＝CU可知，选项A错误. 答案 C
交变电流不同于直流，交变电流能“通过”电容器，所以灯泡会亮.交变电流的频率改变，电容器的容抗改变，电容器两端的电压变化，灯泡两端的电压也随着变化.
例3 如图5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( )
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图5
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
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
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”.
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，1
则XC＝.
2πfC2.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＝2πfL.
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4 如图6所示，当交流电源电压恒为220 V，频率为50 Hz 时，三只灯泡A、B、D的亮度相同，若将交流电的频率改为100 Hz，则( )
图6
A.A灯最暗 C.D灯最暗
B.B灯最暗
D.三只灯泡的亮度依然相同
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