高中物理电感和电容对交变电流的影响课件.ppt

1、了解电感和电容对交变电流的影响了解电感和电容对交变电流的影响了解感抗与哪些因素有关了解感抗与哪些因素有关知道交流电能知道交流电能“通过通过”电容器电容器了解容抗与哪些因素有关了解容抗与哪些因素有关在直流电路中，灯泡和电容器串联，灯泡不会亮；在在直流电路中，灯泡和电容器串联，灯泡不会亮；在交流电路中，灯泡和电容器串联交流电路中，灯泡和电容器串联(如图所示如图所示)，灯泡会亮吗？，灯泡会亮吗？1实验表明，电感对交变电流有阻碍作用实验表明，电感对交变电流有阻碍作用电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示线圈的电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示线圈的_越大，交变电流的越大，交变电流的_越高，阻碍作用

2、越大，越高，阻碍作用越大，感抗也越大感抗也越大低频扼流圈的自感系数很大，它有低频扼流圈的自感系数很大，它有“_”的的作用；高频扼流圈的自感系数较小，它有作用；高频扼流圈的自感系数较小，它有“_”的作用的作用2电容对交变电流的阻碍作用电容对交变电流的阻碍作用(1)通过实验可以看到交变电流能够通过电容器，其实通过实验可以看到交变电流能够通过电容器，其实自由电荷并未通过极板间的绝缘介质，只是在交变电压的自由电荷并未通过极板间的绝缘介质，只是在交变电压的作用下，电容器交替进行作用下，电容器交替进行_，电路中就有了电流，电路中就有了电流(2)容抗：表示电容对交流的阻碍作用的大小容抗：表示电容对交流的阻碍

3、作用的大小_越大，交流的越大，交流的_越高，电容器对交流的阻碍作用越越高，电容器对交流的阻碍作用越小，容抗也越小小，容抗也越小(3)电容在电路中的作用是：电容在电路中的作用是：“_”答案答案：1.自感系数；频率；通直流、阻交流；通低频、自感系数；频率；通直流、阻交流；通低频、阻高频阻高频2(1)充、放电充、放电(2)电容；频率；电容；频率；(3)通交流、隔直流；通交流、隔直流；通高频、阻低频通高频、阻低频(1)实验演示实验演示如图所示，电感线圈与灯泡串联后可以分别接直流电如图所示，电感线圈与灯泡串联后可以分别接直流电源或有效值与直流电源相同的交流电源源或有效值与直流电源相同的交流电源(2)(2

4、)实验现象实验现象接通直流电源时，灯泡亮些，接通交流电源时，灯泡接通直流电源时，灯泡亮些，接通交流电源时，灯泡变暗变暗(3)(3)实验结论实验结论电感线圈对交变电流有阻碍作用电感线圈对交变电流有阻碍作用(4)(4)实验现象的本质实验现象的本质交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流变自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流变化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用(5)(5)电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗来表示，电感对交变电流阻碍作用的大小

5、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，对交变电流的阻碍作用越大，感抗就越电动势就越大，对交变电流的阻碍作用越大，感抗就越大大若用若用X XL L表示感抗，表示感抗，L L表示线圈自感系数，用表示线圈自感系数，用f f表示交表示交变电流频率则有变电流频率则有X XL L22fLfL.对于感抗的公式：对于感抗的公式：X XL L22fLfL，只要求作定性的解释，不要求作定量的计算只要求作定性的解释，不要求作定量的计算感抗的单位是欧姆，在交变电路中类似于一个电感抗的单位是欧姆，在交变电路中类似于一个电阻阻电感线

6、圈在电路中的作用有电感线圈在电路中的作用有A A通直流，阻交流通直流，阻交流B B通低频，阻高频通低频，阻高频一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，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，一块铁插进线圈之后，该灯将如图所示，一块铁插进线圈之后，该灯将 ()A变亮变亮B变暗变暗C对灯没影响对灯没影响 D无法判断无法判断答案答案：B解析解析：在线圈内由磁场变化而产生的感应电动势，总在线圈内由磁场变化而产生的感应电动势，总是反抗电流变化的，正是这种反抗变化的特性是反抗电流变化的，正是这种反抗变化的特性(电惰性电惰性)，使线圈产生了感抗加入铁芯改变了电感的自感系数，自使线圈

7、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，故答案为感系数增大，感抗增大，故答案为B.(1)(1)实验演示及现象实验演示及现象如图所示，将白炽灯泡和电容器串联在电路里面接如图所示，将白炽灯泡和电容器串联在电路里面接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源，灯泡亮说明交通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源，灯泡亮说明交变电流能够变电流能够“通过通过”电容器电容器(2)(2)实验现象的本质实验现象的本质直流电不能通过电容器是因为电容器的两个极板间直流电不能通过电容器是因为电容器的两个极板间是绝缘的是绝缘的交变电流加到电容器上后，当电源电压升高时，电交变电流加到电容器上后，当电源电压升高

8、时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路中，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，原来极形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，原来极板上聚集的电荷又放出，在电路中形成放电电流电容器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，好像是交变电交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交变电流流“通过通过”了电容器，但实际上自由电荷并没有通过电容器了电容器，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两极板间的绝缘介质.(1)(1)容抗容抗表示电容对交变电流阻碍作用的大小表示电容

9、对交变电流阻碍作用的大小大小由电容器的电容和交变电流的频率决定，电容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，容抗越小若用越大，交变电流的频率越高，容抗越小若用X XC C表示容抗，表示容抗，C C表示电容器的电容表示电容器的电容,f f表示交变电流的频率，则有表示交变电流的频率，则有X XC C 对于容抗的公式，只要求作定性的解释，不要求作定对于容抗的公式，只要求作定性的解释，不要求作定量的计算量的计算容抗的单位是欧姆，在交变电路中类似于一个电容抗的单位是欧姆，在交变电路中类似于一个电阻阻容抗在电路中的作用有容抗在电路中的作用有A A通交流，隔直流通交流，隔直流B

10、 B通高频，阻低频通高频，阻低频如图所示，平行板电容器与灯泡串联，如图所示，平行板电容器与灯泡串联，接在交流电源上，灯泡正常发光，则接在交流电源上，灯泡正常发光，则 ()A A把电介质插入电容器，灯泡将变亮把电介质插入电容器，灯泡将变亮B B把电容器两极板距离增大，灯泡将把电容器两极板距离增大，灯泡将变亮变亮C C使电容器两极板正对面积减小，灯使电容器两极板正对面积减小，灯泡将变暗泡将变暗D D使交流电频率增加，灯泡变暗使交流电频率增加，灯泡变暗答案答案：ACAC电阻电阻感抗感抗容抗容抗产生的原产生的原因因定向移动的自由电荷与定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞不动的离子间的碰撞由于电感线圈

11、的自由于电感线圈的自感现象阻碍电流的感现象阻碍电流的变化变化电容器两极板上积累电容器两极板上积累的电荷对这个方向定的电荷对这个方向定向移动的电荷的反抗向移动的电荷的反抗作用作用在电路中在电路中的特点的特点对直流、交流均有阻碍对直流、交流均有阻碍作用作用只对变化的电流只对变化的电流(如如交流交流)有阻碍作用有阻碍作用不能通直流，只能通不能通直流，只能通变化的电流变化的电流决定因素决定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，与温度有关决定，与温度有关由线圈的自感系数由线圈的自感系数和交流的频率决定和交流的频率决定(成正比成正比)由电容的大小和交流由电容的大小和交流的频率决

12、定的频率决定(成反比成反比)电能的转电能的转化与做功化与做功电流通过电阻做功，电电流通过电阻做功，电能转化为内能能转化为内能电能和磁场能往复电能和磁场能往复转化转化电能与电场能往复转电能与电场能往复转化化特别提醒：特别提醒：电感、电容接到交流电源上时，电能与磁场能或电场电感、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过电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能的损耗.在图所示电路中，在图所示电路中，L为电感线圈，为电感线圈，R为灯泡，电流表内为灯泡，电流表

13、内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压若保持电压的有效值不变，只将电源若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为频率改为100Hz，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灯泡变亮灯泡变亮灯泡的电阻灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率功率PI2R减小，灯泡变暗，选项减小，灯泡变暗，选项C正确，正确，D错误错误电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL；设灯泡两端电压为设灯泡两端电

14、压为UR，则电源电压的有效值为，则电源电压的有效值为UULUR.因因URIR，故电流，故电流I减小时，减小时，UR减小因电源电压有减小因电源电压有效值保持不变故效值保持不变故ULUUR，UL增大，选项增大，选项B正确正确 答案答案：BC点评：点评：电感在交流电路中有类似于直流电路中的电感在交流电路中有类似于直流电路中的“电阻电阻”的作用，这种阻碍作用不是保持不变的，它的大小的作用，这种阻碍作用不是保持不变的，它的大小与交流电的频率有关，频率变化，阻碍作用相应变化，做与交流电的频率有关，频率变化，阻碍作用相应变化，做题时应注意题时应注意直流电路中的有关公式、规律在交流电路中同样适直流电路中的有关

15、公式、规律在交流电路中同样适用用如图所示的两个电路，如图所示的两个电路，L为纯电感线圈，当电键闭合为纯电感线圈，当电键闭合时，观察到的现象有何不同？时，观察到的现象有何不同？(电路中两灯泡电路中两灯泡L1、L2相相同同)若若E1、E2是交流电源时将观察到什么现象？是交流电源时将观察到什么现象？答案答案：加恒定电流时，：加恒定电流时，L1立即变亮，立即变亮，L2缓慢变亮，最缓慢变亮，最后亮度相同加交变电流时，后亮度相同加交变电流时，L1亮度大于亮度大于L2亮度亮度.如图所示的电路，如图所示的电路，F为一交流发电机，为一交流发电机，C为平行板电容为平行板电容器，为使电流表器，为使电流表A的示数增加

16、，可行的办法是的示数增加，可行的办法是 ()A使发电机使发电机F的转速增加的转速增加B使发电机使发电机F的转速减小的转速减小C在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D使电容器两极板间距离增大使电容器两极板间距离增大解析解析：本题考查电容对交变电流的阻碍作用本题的本题考查电容对交变电流的阻碍作用本题的关键是理解容抗与交变电流的频率和电容器的电容都成反关键是理解容抗与交变电流的频率和电容器的电容都成反比当发电机转速增加时，交变电流的频率增大，容抗减比当发电机转速增加时，交变电流的频率增大，容抗减小，电流表小，电流表A的读数增大，的读数增大，A项正确，项正确

17、，B项错误；在平行板项错误；在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，使电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小，使电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A示数减小，示数减小，C、D两项错误，故正确两项错误，故正确答案答案为为A.答案答案：A点评：点评：容抗与交变电流的频率和电容器电容成反比，容抗与交变电流的频率和电容器电容成反比，在交变电路中相当于一个电阻在交变电路中相当于一个电阻在如图所示电路中，交变电源是有效值为

18、在如图所示电路中，交变电源是有效值为220V的电源，的电源，C是电容器，是电容器，R是电阻，关于交流电压表的示数，下列说法是电阻，关于交流电压表的示数，下列说法中正确的是中正确的是 ()A等于等于220VB大于大于220VC小于小于220V D等于零等于零答案答案：C解析解析：虽然交变电流能通过电容器，但对交流有阻碍虽然交变电流能通过电容器，但对交流有阻碍作用，电容器的容抗与电阻串联，根据串联分压原理可知作用，电容器的容抗与电阻串联，根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压，而电压表测的是电阻两端电阻两端电压应小于电源电压，而电压表测的是电阻两端的电压，故选项的电压，故选项C正确正确.如

19、图所示，从如图所示，从ab端输入的交流含有高频与低频成分，端输入的交流含有高频与低频成分，为了使为了使R上尽可能少的含有高频成分，采用图示电路，其上尽可能少的含有高频成分，采用图示电路，其L的作用是的作用是_，C的作用是的作用是_解析解析：因为因为L有有“通低频、阻高频通低频、阻高频”的特点，因此的特点，因此L的作的作用是阻挡高频成分；而通过用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分，利后还有少量的高频成分，利用用C“通高频、阻低频通高频、阻低频”的特点，使绝大部分高频成分从的特点，使绝大部分高频成分从C流过，因此，流过，因此，C在此叫做高频旁路电容在此叫做高频旁路电容点评：点评：电容器阻

20、碍作用的特点为电容器阻碍作用的特点为“通交流，隔直流通交流，隔直流”而而不是不是“通交流，阻直流通交流，阻直流”，因为电容器在直流电路中相当于，因为电容器在直流电路中相当于断路，是将直流电流断路，是将直流电流“隔断隔断”而不是让直流电流通过而不是让直流电流通过 (2010哈师大附中高二检测哈师大附中高二检测)如图所示，在电路两端如图所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯现各灯的亮暗情况是：灯1变亮，灯变亮，灯2变暗，灯变暗，灯3不变，则不变，则M、N、L中所接元件可能是中所接元件可能是 ()AM为电阻，为电阻，N为电容器，为电容器，L为电感线圈为电感线圈BM为电感线圈，为电感线圈，N为电容器，为电容器，L为电阻为电阻CM为电容器，为电容器，N为电感线圈，为电感线圈，L为电阻为电阻DM为电阻，为电阻，N为电感线圈，为电感线圈，L为电容器为电容器答案答案：C解析解析：当交变电流的频率增大时，线圈的感抗变大，当交变电流的频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，由灯电容器的容抗变小，由灯1变亮，灯变亮，灯2变暗可知变暗可知M为电容器，为电容器，N为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故L为电阻，为电阻，C正确正确