高中物理 5.3 电感和电容对交变电流的影响课件 新人教版选修32.ppt

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 如图所示 灯泡会亮吗 1 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 越大 交变电流的 越高 阻碍作用越大 感抗也越大 低频扼流圈的自感系数很大 它有 的作用 高频扼流圈的自感系数较小 它有 的作用 2 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 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 越大 交流的 越高 电容器对交流的阻碍作用越小 容抗也越小 3 电容在电路中的作用是 答案 1 自感系数 频率 通直流 阻交流 通低频 阻高频2 1 充 放电 2 电容 频率 3 通交流 隔直流 通高频 阻低频 1 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源或有效值与直流电源相同的交流电源 2 实验现象接通直流电源时 灯泡亮些 接通交流电源时 灯泡变暗 3 实验结论电感线圈对交变电流有阻碍作用 4 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 5 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 对交变电流的阻碍作用越大 感抗就越大 若用xl表示感抗 l表示线圈自感系数 用f表示交变电流频率则有xl 2 fl 对于感抗的公式 xl 2 fl 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阻 电感线圈在电路中的作用有a 通直流 阻交流 b 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 如图所示 一块铁插进线圈之后 该灯将 a 变亮b 变暗c 对灯没影响d 无法判断 答案 b解析 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 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 自感系数增大 感抗增大 故答案为b 1 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 通过 电容器 2 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是绝缘的 交变电流加到电容器上后 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 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 1 容抗 表示电容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 电容越大 交变电流的频率越高 容抗越小 若用xc表示容抗 c表示电容器的电容 f表示交变电流的频率 则有xc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 容抗的单位是欧姆 在交变电路中类似于一个电阻 容抗在电路中的作用有a 通交流 隔直流b 通高频 阻低频 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 a 把电介质插入电容器 灯泡将变亮b 把电容器两极板距离增大 灯泡将变亮c 使电容器两极板正对面积减小 灯泡将变暗d 使交流电频率增加 灯泡变暗答案 ac 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 在图所示电路中 l为电感线圈 r为灯泡 电流表内阻为零 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 只将电源频率改为100hz 下列说法正确的是 a 电流表示数增大b 电压表示数增大c 灯泡变暗d 灯泡变亮 灯泡的电阻r是一定的 电流减小时 实际消耗的电功率p i2r减小 灯泡变暗 选项c正确 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 设灯泡两端电压为ur 则电源电压的有效值为u ul ur 因ur ir 故电流i减小时 ur减小 因电源电压有效值保持不变 故ul u ur ul增大 选项b正确 答案 bc点评 电感在交流电路中有类似于直流电路中的 电阻 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用 如图所示的两个电路 l为纯电感线圈 当电键闭合时 观察到的现象有何不同 电路中两灯泡l1 l2相同 若e1 e2是交流电源时将观察到什么现象 答案 加恒定电流时 l1立即变亮 l2缓慢变亮 最后亮度相同 加交变电流时 l1亮度大于l2亮度 如图所示的电路 f为一交流发电机 c为平行板电容器 为使电流表a的示数增加 可行的办法是 a 使发电机f的转速增加b 使发电机f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d 使电容器两极板间距离增大 解析 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a的读数增大 a项正确 b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a示数减小 c d两项错误 故正确答案为a 答案 a 点评 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 在如图所示电路中 交变电源是有效值为220v的电源 c是电容器 r是电阻 关于交流电压表的示数 下列说法中正确的是 a 等于220vb 大于220vc 小于220vd 等于零答案 c解析 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c正确 如图所示 从ab端输入的交流含有高频与低频成分 为了使r上尽可能少的含有高频成分 采用图示电路 其l的作用是 c的作用是 解析 因为l有 通低频 阻高频 的特点 因此l的作用是阻挡高频成分 而通过l后还有少量的高频成分 利用c 通高频 阻低频 的特点 使绝大部分高频成分从c流过 因此 c在此叫做高频旁路电容 点评 电容器阻碍作用的特点为 通交流 隔直流 而不是 通交流 阻直流 因为电容器在直流电路中相当于断路 是将直流电流 隔断 而不是让直流电流通过 2010 哈师大附中高二检测 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 发现各灯的亮暗情况是 灯1变亮 灯2变暗 灯3不变 则m n l中所接元件可能是 a m为电阻 n为