电感和电容对交变电流的影响课件.ppt

1、第三节第三节 电感和电容对电感和电容对 交变电流的影响交变电流的影响编号：编号：13一、电感器对交变电流的阻碍作用一、电感器对交变电流的阻碍作用预习导航预习导航2感抗感抗(1)物理意义：表示电感器对物理意义：表示电感器对_阻碍作用的大阻碍作用的大小的物理量小的物理量(2)影响因素：线圈的影响因素：线圈的_越大，交流的越大，交流的_越高，感抗越大越高，感抗越大(3)应用：扼流圈应用：扼流圈低频扼流圈：可以用来低频扼流圈：可以用来“通通_，阻，阻_”高频扼流圈：可以用来高频扼流圈：可以用来“通通_，通，通_，阻，阻_”交变电流交变电流自感系数自感系数频率频率直流直流交流交流直流直流低频低频高频高频

2、思考：电感线圈对交变电流的阻碍作用为什么随线圈思考：电感线圈对交变电流的阻碍作用为什么随线圈的自感系数、交变电流的频率的增大而增大呢？的自感系数、交变电流的频率的增大而增大呢？【提示提示】电感线圈的阻碍作用是由交变电流通过线电感线圈的阻碍作用是由交变电流通过线圈时产生的自感电动势引起的，自感系数越大时产生的自圈时产生的自感电动势引起的，自感系数越大时产生的自感电动势也越大；交变电流的频率越高，电流的变化率也感电动势也越大；交变电流的频率越高，电流的变化率也越大，感应电动势也就越大，所以阻碍作用就越大，感抗越大，感应电动势也就越大，所以阻碍作用就越大，感抗也就越大也就越大1交变电流能通过电容器交

3、变电流能通过电容器(1)实验电路实验电路(如图如图)二、交变电流能够通过电容器及电容器对二、交变电流能够通过电容器及电容器对 交变电流的阻碍作用交变电流的阻碍作用(2)实验目的：了解并验证电容器对交变电流的阻碍作实验目的：了解并验证电容器对交变电流的阻碍作用用(3)实验方法：把白炽灯和电容器串联起来，先把它们实验方法：把白炽灯和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，观察灯泡的接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，观察灯泡的发光情况把电容器从电路中取下来，使灯泡直接与交流发光情况把电容器从电路中取下来，使灯泡直接与交流电源相连，再观察灯泡的发光情况电源相连，再观察灯泡

4、的发光情况(4)实验现象实验现象 接到接到_上的灯泡不亮，接到上的灯泡不亮，接到_上的灯泡上的灯泡亮把电容器从电路中取下来，使灯泡直接与交流电源相亮把电容器从电路中取下来，使灯泡直接与交流电源相连，灯泡要比接有电容器时连，灯泡要比接有电容器时_(5)实验结论实验结论_能够能够“通过通过”电容器，电容器，_不能通过电容不能通过电容器器电容器对电容器对_有有_作用作用直流直流交流交流亮亮交变电流交变电流直流直流交变电流交变电流阻碍阻碍2电容器对交变电流的阻碍作用电容器对交变电流的阻碍作用(1)容抗：表示电容器对容抗：表示电容器对_阻碍作用的大小阻碍作用的大小(2)影响容抗大小的因素：电容器的电容影

5、响容抗大小的因素：电容器的电容_，交流，交流的频率的频率_，容抗越小，容抗越小(3)电容器特点：电容器特点：“通交流、隔直流；通高频、阻低通交流、隔直流；通高频、阻低频频”交流交流越大越大越高越高思考：感抗的实质是由线圈的自感现象引起的，那么，思考：感抗的实质是由线圈的自感现象引起的，那么，电容器对交变电流阻碍作用的实质是什么呢？电容器对交变电流阻碍作用的实质是什么呢？【提示提示】当交变电流当交变电流“通过通过”电容器时，给电容器电容器时，给电容器充电或放电，形成充电或放电电流，在形成电流的过程中，充电或放电，形成充电或放电电流，在形成电流的过程中，对自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方

6、向做定对自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向移动时，电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个向移动时，电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个方向做定向移动，也就是说在给电容器充电或放电过程中，方向做定向移动，也就是说在给电容器充电或放电过程中，在电容器两极板形成跟原电压相反的电压，这就对电流产在电容器两极板形成跟原电压相反的电压，这就对电流产生了阻碍作用生了阻碍作用探究一探究一电感器和电容器对交变电流的阻碍作用电感器和电容器对交变电流的阻碍作用1交流电路和直流电路中阻碍电流大小的因素分别有哪交流电路和直流电路中阻碍电流大小的因素分别有哪些？些？2交变电流的频率越高，电感器、电容

7、器、电阻对电流交变电流的频率越高，电感器、电容器、电阻对电流的阻碍作用会怎样变化？的阻碍作用会怎样变化？合作探究合作探究【提示提示1】在直流电路中，受电阻的阻碍作用，在在直流电路中，受电阻的阻碍作用，在交流电路中除了电阻外，还受电感器和电容器对交变电流交流电路中除了电阻外，还受电感器和电容器对交变电流的阻碍作用的阻碍作用【提示提示2】交变电流的频率越高，感抗越大，容抗交变电流的频率越高，感抗越大，容抗越小，电阻值不变越小，电阻值不变总结：总结：1电阻、感抗、容抗的区别电阻、感抗、容抗的区别电阻电阻感抗感抗容抗容抗产生的产生的原因原因定向移动的自定向移动的自由电荷与不动由电荷与不动的离子间的碰的

8、离子间的碰撞撞由于电感由于电感线圈的自线圈的自感现象阻感现象阻碍电流的碍电流的变化变化电容器两极板上积电容器两极板上积累的电荷对向这个累的电荷对向这个方向定向移动的电方向定向移动的电荷的反抗作用荷的反抗作用在电路在电路中中的特点的特点对直流、交流对直流、交流均有阻碍作用均有阻碍作用对交流有对交流有阻碍作用阻碍作用对直流的阻碍作用对直流的阻碍作用无限大，对交流的无限大，对交流的阻碍作用随频率的阻碍作用随频率的降低而增大降低而增大决定决定因素因素由导体本身由导体本身(长短、粗细、长短、粗细、材料材料)决定，决定，与温度有关与温度有关由线圈本身的由线圈本身的自感系数和交自感系数和交流的频率流的频率f

9、决决定定由电容的大小由电容的大小和交流的频率和交流的频率f决定决定电能的电能的转化与转化与做功做功电流通过电阻电流通过电阻做功，电能转做功，电能转化为内能化为内能电能和磁场能电能和磁场能往复转化往复转化电能与电场能电能与电场能往复转化往复转化 2.交变电流能够交变电流能够“通过通过”电容器的理解电容器的理解 当电容器接到交流电源上时，由于两极板间的电压当电容器接到交流电源上时，由于两极板间的电压变化，电压升高时，形成充电电流，电压降低时，形成放变化，电压升高时，形成充电电流，电压降低时，形成放电电流，充、放电交替进行，电路中就好像交变电流电电流，充、放电交替进行，电路中就好像交变电流“通过通过

10、”了电容器，实际上，自由电荷并没有通过两极板间的绝缘了电容器，实际上，自由电荷并没有通过两极板间的绝缘介质介质例题例题1：在如图所示的电路中，：在如图所示的电路中，L为电感线圈，为电感线圈，R为灯为灯泡的电阻，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电泡的电阻，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压源的电压U220sin100 t(V)若保持电源电压有效值不变，若保持电源电压有效值不变，只将电源频率改为只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是，下列说法正确的是()A电流表示数增大电流表示数增大B电压表示数增大电压表示数增大C灯泡变暗灯泡变暗 D灯泡变亮灯泡变亮【思路点拨思路点拨】

11、解答本题时应把握以下两点：解答本题时应把握以下两点：(1)感抗与交变电流的频率的关系感抗与交变电流的频率的关系(2)串联电路的电压关系串联电路的电压关系在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错错误；灯泡的电阻误；灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率率(PI2R)减小，灯泡变暗，选项减小，灯泡变暗，选项C正确，正确，D错误；错误；例题例题2：如图所示白炽灯和电容器串联后接在交流电：如图所示白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增大时源的两端，当交流电源的频率增大时()A电容器电容增

12、大电容器电容增大B电容器电容减小电容器电容减小C电灯变暗电灯变暗D电灯变亮电灯变亮【思路点拨思路点拨】(1)电容器的容抗与交变电流的频率有电容器的容抗与交变电流的频率有关关(2)频率增大时，容抗减小频率增大时，容抗减小【解析解析】电容器的电容是由电容器本身的特性决定电容器的电容是由电容器本身的特性决定的，与外加的交流电源的频率无关，故选项的，与外加的交流电源的频率无关，故选项A和和B是错误是错误的当交流电源的频率增加时，电容器充、放电的速度加的当交流电源的频率增加时，电容器充、放电的速度加快，电容器的容抗减小，电流增大，电灯变亮快，电容器的容抗减小，电流增大，电灯变亮【答案答案】D电容器、电感

13、器、二极管的导电性能电容器、电感器、二极管的导电性能它们的导电特性不同，接不同的电源电压，就会产生它们的导电特性不同，接不同的电源电压，就会产生不同的现象，应根据它们的特性和所加的电压逐一判断发不同的现象，应根据它们的特性和所加的电压逐一判断发生的现象生的现象发散练习发散练习1：一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交：一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图所示一铁棒插进线圈之后，该灯将流电源相连接，如图所示一铁棒插进线圈之后，该灯将()A变亮变亮B变暗变暗C没有影响没有影响 D无法判断无法判断【解析解析】在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势，总是

14、反抗电流的变化正是这种反抗变化的特性势，总是反抗电流的变化正是这种反抗变化的特性(电惰电惰性性)，使线圈产生了感抗加入铁芯改变了电感的自感系数，使线圈产生了感抗加入铁芯改变了电感的自感系数，自感系数增大，感抗增大，降落的电压增大，灯泡上的电自感系数增大，感抗增大，降落的电压增大，灯泡上的电压减小，所以灯压减小，所以灯变暗故变暗故B正确正确【答案答案】B发散练习发散练习2：如图所示的电路中，正弦式电流源电压：如图所示的电路中，正弦式电流源电压的有效值为的有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是正确的是()A等于等于220 V B大于大于2

15、20 VC小于小于220 V D等于零等于零【解析解析】虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻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，的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，C正正确确【答案答案】C探究二探究二电感器、电容器在交变电路中的应用电感器、电容器在交变电路中的应用1使用使用220 V交流电源的电气设备和电子仪器，金属交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时用手触摸外壳外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时

16、用手触摸外壳时会有时会有“麻手麻手”的感觉，用试电笔测试时氖管也会发光，这的感觉，用试电笔测试时氖管也会发光，这是为什么呢？采用什么措施可解决这一问题？是为什么呢？采用什么措施可解决这一问题？2试分析电容器的电容试分析电容器的电容C与容抗的定性关系，若要通与容抗的定性关系，若要通高频阻低频，应选用电容高频阻低频，应选用电容C大些的还是小些的电容器？大些的还是小些的电容器？【提示提示1】与电源连接的机芯和金属外壳构成一个与电源连接的机芯和金属外壳构成一个电容器，交变电流能够通过这个电容器，也就是说机芯、电容器，交变电流能够通过这个电容器，也就是说机芯、外壳间始终在进行着充放电，所以能感觉到外壳间

17、始终在进行着充放电，所以能感觉到“漏电漏电”解解决方案就是金属外壳接地，其实现在生产的电气设备都增决方案就是金属外壳接地，其实现在生产的电气设备都增加了接地线加了接地线【提示提示2】电容器的电容电容器的电容C越大，充放电显示的容抗越大，充放电显示的容抗越小，若要通高频阻低频，则电容器的容抗在低频时应表越小，若要通高频阻低频，则电容器的容抗在低频时应表现很大，应选用电容现很大，应选用电容C较小的电容器较小的电容器总结：总结：1电感器的作用电感器的作用 (1)低频扼流圈：可起到低频扼流圈：可起到“通直流、阻交流通直流、阻交流”的作用的作用 (2)高频扼流圈：可起到高频扼流圈：可起到“通直流、通低频

18、，阻高频通直流、通低频，阻高频”的作用的作用2电容器的作用电容器的作用(1)隔直电容器，如图所示作用是隔直电容器，如图所示作用是“通交流、隔直流通交流、隔直流”，因为直流不能通过电容器，交流能因为直流不能通过电容器，交流能“通过通过”电容器起这样电容器起这样作用的电容器电容要大些作用的电容器电容要大些(2)高频旁路电容器，如图所示，作用是高频旁路电容器，如图所示，作用是“通高频、阻通高频、阻低频低频”，因为对不同频率的交流电，频率越高，容抗越小，因为对不同频率的交流电，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，频率越低，容抗越大，即电容对低频交变电流阻碍作用大，对

19、高频交变电流阻碍作用小，起这样作用的电容器电容要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小些3电感器和电容器的组合作用电感器和电容器的组合作用(1)如果将电容器与负载并联，然后与电感线圈串联，如果将电容器与负载并联，然后与电感线圈串联，就能更好地起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，就能更好地起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，如图所示如图所示(2)如果将电感线圈与负载并联，然后与电容器串联，如果将电感线圈与负载并联，然后与电容器串联，就能更好地起到滤掉电流中直流成分或低频成分的作用，就能更好地起到滤掉电流中直流成分或低频成分的作用，如图所示如图所示例题例题3：在收音机线路

20、中，经天线接收下来的电信号：在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用了如图所示的装置电路，其中代号我们采用了如图所示的装置电路，其中代号a、b应选择的应选择的元件是元件是()Aa是电容较大的电容器，是电容较大的电容器，b是低频扼流圈是低频扼流圈Ba是电容较大的电容器，是电容较大的电容器，b是高频扼流圈是高频扼流圈Ca是电容较小的电容器，是电容较小的电容器，b是低频扼流圈是低频扼流圈Da是

21、电容较小的电容器，是电容较小的电容器，b是高频扼流圈是高频扼流圈【思路点拨思路点拨】搞清搞清a、b处元件应起的作用，是正确处元件应起的作用，是正确选择元件的关键选择元件的关键【解析解析】电容器具有电容器具有“通高频、阻低频通高频、阻低频”作用，这作用，这样的电容器电容应较小，故样的电容器电容应较小，故a处是电容较小的电容器电感处是电容较小的电容器电感线圈在该电路中要求做到线圈在该电路中要求做到“通低频、阻高频通低频、阻高频”，所以，所以b处应接处应接一个高频扼流线圈一个高频扼流线圈【答案答案】D发散练习发散练习3：如图所示的电路中，当在：如图所示的电路中，当在a、b两端加上两端加上直流电压时，

22、直流电压时，L1正常发光，正常发光，L2不亮；当在不亮；当在a、b两端加上同两端加上同样的交变电压时，样的交变电压时，L1发光亮度变暗，发光亮度变暗，L2正常发光，则正常发光，则A、B分别为分别为_和和_【解析解析】本题考查电感器、电容器对交变电流的作本题考查电感器、电容器对交变电流的作用的逆向推导在用的逆向推导在a、b两端加上直流电压时，两端加上直流电压时，L2不亮，说不亮，说明明B中元件不让直流通过，故中元件不让直流通过，故B中元件应为电容器；在中元件应为电容器；在a、b两端加上直流电压时，两端加上直流电压时，L1正常发光，当在正常发光，当在a、b两端加上同两端加上同样的交流电压时，样的交流电压时，L1发光亮度变暗，说明发光亮度变暗，说明A中元件对交变电中元件对交变电流的阻碍作用大于对直流的阻碍作用，所以应为电感线流的阻碍作用大于对直流的阻碍作用，所以应为电感线圈圈【答案答案】电感线圈电容器电感线圈电容器