1、三、电感和电容对交变电流的影响三、电感和电容对交变电流的影响 高二物理组高二物理组 2008.11.222008.11.22 邱鹏邱鹏演示实验一：演示实验一：实验器材实验器材:学生电源、规格相学生电源、规格相 同同的小灯泡两个、线圈、滑动变的小灯泡两个、线圈、滑动变 阻器、阻器、双刀双掷开关。双刀双掷开关。LR R=RL实验步骤：实验步骤：接通直流接通直流,选择适当的电压值选择适当的电压值,观察到什观察到什 么现象么现象,说明了什么道理说明了什么道理?现象现象:两灯泡的亮度相同两灯泡的亮度相同.说明说明:线圈对直流没有影响线圈对直流没有影响!接通交流接通交流,选择适当的电压值选择适当的电压值,
2、观察到什观察到什么现象么现象,说明了什么道理说明了什么道理?现象现象:和线圈连接的灯泡比较暗和线圈连接的灯泡比较暗.说明说明:线圈对交流有阻碍作用线圈对交流有阻碍作用!思考:为什么为什么线圈对直流没线圈对直流没影响而对交流影响而对交流有影响呢有影响呢?一、电感对交变电流的阻碍作用一、电感对交变电流的阻碍作用1.感抗感抗(XL):表示电感对交变电流阻碍作用的大小表示电感对交变电流阻碍作用的大小问题：感抗的大小与哪些问题：感抗的大小与哪些 因素有关？因素有关？（实验）（实验）线圈的自感系数越大、交变电流的频率线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，阻碍作用越明显，感抗越大越高，阻碍作用越明显，感抗
3、越大2.实际应用：实际应用：扼流圈扼流圈低频扼流圈：自感系数大，低频扼流圈：自感系数大，电阻小，对低频交变电流有电阻小，对低频交变电流有很大的阻碍作用。很大的阻碍作用。低频扼流圈的作用是低频扼流圈的作用是“通直流、阻交流通直流、阻交流”高频扼流圈：自感系数小，高频扼流圈：自感系数小，对低频交变电流的阻碍作用对低频交变电流的阻碍作用小，对高频交变电流的阻碍小，对高频交变电流的阻碍作用大作用大 高频扼流圈的作用是高频扼流圈的作用是“通低频、阻高频通低频、阻高频”总结：感抗的大小不仅与线圈构造有关，而且与通过的交流电（频总结：感抗的大小不仅与线圈构造有关，而且与通过的交流电（频率）有关。这表现了率）
4、有关。这表现了交流与直流不同的特性交流与直流不同的特性。调换电感不同的线圈、改调换电感不同的线圈、改变交变电流的频率。变交变电流的频率。现象：现象：L越大、越大、f越高，灯越高，灯越暗越暗学以致用学以致用：)(100sin2220Vtu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，下列说法正确的有，下列说法正确的有:如图所示电路中，如图所示电路中，L为电感线圈，为电感线圈，R为为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压为：无限大，交流电源的电压为：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
5、表示数增大C.灯泡变暗灯泡变暗 D.灯泡变亮灯泡变亮RL(BC)+-实验器材实验器材：学生电源、小灯泡、：学生电源、小灯泡、电容器电容器(470uF)、双刀双掷开关。、双刀双掷开关。实验步骤：实验步骤：接通直流，观察到什么现象，说接通直流，观察到什么现象，说明了什么道理？明了什么道理？现象：现象：灯泡不亮。灯泡不亮。解释：接交变电流时，自由电荷并没有解释：接交变电流时，自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘电介质，只通过电容器两极板间的绝缘电介质，只是在交变电压的作用下，电容器交替进是在交变电压的作用下，电容器交替进行充、放电，电路中就有了电流。（请行充、放电，电路中就有了电流。（请看书本看书
6、本38页图页图5.3-5）演示实验二：演示实验二：说明：说明：直流电不能通过电容器。直流电不能通过电容器。接通交流接通交流,观察到什么现象观察到什么现象,说说明了什么道理明了什么道理?现象现象:灯泡变亮灯泡变亮.说明说明:交流电能交流电能“通过通过”电容器电容器.思考：思考：电容器两极电容器两极板被绝缘电介质隔板被绝缘电介质隔开了，为什么有电开了，为什么有电流通过灯泡？流通过灯泡？二、电容器对交变电流的阻碍作用二、电容器对交变电流的阻碍作用现象现象:C越大越大,f越高越高,灯泡灯泡越亮。越亮。1.容抗容抗(XC)：表示电容对交流的阻碍作用的大小：表示电容对交流的阻碍作用的大小.2.电容越大，交
7、流的频率越高，电容器的阻电容越大，交流的频率越高，电容器的阻碍作用越小，容抗越小碍作用越小，容抗越小总结：容抗的大小不仅与电容器构造有关，而且与通过的交总结：容抗的大小不仅与电容器构造有关，而且与通过的交流电（频率）有关。这表现了流电（频率）有关。这表现了交流与直流不同的特性交流与直流不同的特性。解析解析:电容大一次充电量大；频率高电容大一次充电量大；频率高单位时间内充电次数多，所以电流单位时间内充电次数多，所以电流大，容抗小。大，容抗小。问题问题:容抗的大小和哪容抗的大小和哪些因素有关呢些因素有关呢?（实验）（实验）调换不同规格的电容器，调换不同规格的电容器，改变交流点的频率。改变交流点的频
8、率。3.实际应用：实际应用：隔直电容器：隔直电容器：通交流、隔直流。通交流、隔直流。高频旁路电容器：高频旁路电容器：通高频、阻低频。通高频、阻低频。学以致用学以致用:如图所示，平行板电容器如图所示，平行板电容器与灯泡串联后接在交变电与灯泡串联后接在交变电源上，灯泡正常发光，则源上，灯泡正常发光，则（）B.增大交变电流的频率增大交变电流的频率,灯泡将变暗灯泡将变暗.A.将介质板插入电容器中将介质板插入电容器中,灯泡将变暗灯泡将变暗.C.把电容器极板间距拉开一些把电容器极板间距拉开一些,灯泡将变暗灯泡将变暗.D.把电容器两极板错开一些把电容器两极板错开一些,灯泡将变暗灯泡将变暗.CDkdsC4元件
9、元件电感线圈电感线圈电容器电容器作用作用通直流，阻交流通直流，阻交流;通低频，阻高频。通低频，阻高频。通交流，隔直流；通交流，隔直流；通高频，阻低频。通高频，阻低频。描述阻碍作描述阻碍作用的物理量用的物理量感抗感抗XL容抗容抗XC决定因素决定因素自感系数自感系数L 交流电频率交流电频率f电容电容C交流电频率交流电频率f关系关系L越大，越大，f越高，越高，XL越大。越大。C越大，越大，f越高，越高，XC越小。越小。对比记忆对比记忆：本节小结本节小结：1.交变电流的电流与电压关系不仅与电阻有关，还交变电流的电流与电压关系不仅与电阻有关，还与电感、电容与电感、电容 有关。有关。2.电感和电容对交流的
10、阻碍作用的大小不仅与电感、电感和电容对交流的阻碍作用的大小不仅与电感、电容本身有关，还跟交流的频率有关：电容本身有关，还跟交流的频率有关：电感电感“通直流；阻交流。通直流；阻交流。”“通低频；阻高频。通低频；阻高频。”电容电容“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、有一电阻极小的导线绕制成线圈接在交流电上，有一电阻极小的导线绕制成线圈接在交流电上，如果电源电压峰值保持不变，比较下面哪种情况，如果电源电压峰值保持不变，比较下面哪种情况，通过线圈的电流最小通过线圈的电流最小()A、所加电源频率为、所加电源频率为50 HzB、所加电源频率为、所加电源频率为100
11、HzC、所加电源频率为、所加电源频率为50 Hz，减少线圈匝数，减少线圈匝数D、在线圈中加入铁芯，所加电源频率为、在线圈中加入铁芯，所加电源频率为 100 HzD发散练习发散练习2、有两个电容分别为有两个电容分别为C1=5 F,C2=3 F的两电容器，分别加在峰值一定的交流的两电容器，分别加在峰值一定的交流电源上，比较下列哪种情况通过电容器电源上，比较下列哪种情况通过电容器的电流最大的电流最大()A、在、在C1上加上加f=50 Hz的交变电流的交变电流B、在、在C2上加上加f=50 Hz的交变电流的交变电流C、在、在C1上加上加f=60 Hz的交变电流的交变电流D、在、在C2上加上加f=60
12、Hz的交变电流的交变电流C3.如图一段长直导线接在交流电源上时如图一段长直导线接在交流电源上时电流为电流为I1,如果把这段长直导线密绕成线如果把这段长直导线密绕成线圈圈,现接入原电路现接入原电路,通过线圈的电流为通过线圈的电流为I2,则则()A.B.C.D.条件不足条件不足,无法比较无法比较.B4.在交流电路中在交流电路中,如果电源电动势的如果电源电动势的最大值不变最大值不变,频率可以改变频率可以改变,在如图所在如图所示电路的示电路的a、b两点间逐次将图中的两点间逐次将图中的电路元件甲、乙、丙单独接入，当使电路元件甲、乙、丙单独接入，当使交流电频率增加时，可以观察到下列交流电频率增加时，可以观察到下列论述的那些情况论述的那些情况()AA1读数不变，读数不变，A2增大，增大，A3减小减小BA1读数减小，读数减小，A2不变，不变，A3增大增大CA1读数增大，读数增大，A2不变，不变，A3减小减小DA1，A2，A3读数均不变读数均不变 C课后作业 完成课后及创新设计上的题目。完成课后及创新设计上的题目。预习下一节预习下一节-变压器。变压器。
