高中物理 第5章 第3节 电感和电容对交变电流的影响课件 新人教版选修32.ppt

第五章交变电流 同步导学方案 课后强化演练 第3节电感和电容对交变电流的影响 1 实验探究如图所示 把线圈l与白炽灯串联起来 先把它们接到直流电源上 再把它们接到交流电源上 取直流电压与交流电压的有效值相等 观察两种情况下灯泡的亮度 实验现象 b灯比a灯暗 增大线圈的自感系数 灯泡更暗 增大交变电流的频率 灯泡更暗 实验结论 电感对交变电流有阻碍作用 线圈的自感系数越大 交变电流的频率越高 阻碍作用就越大 2 感抗电感器对交流的阻碍作用的大小用感抗表示 3 感抗产生的原因交变电流通过电感线圈时 由于电流时刻都在变化 因此在线圈中就会产生自感电动势 而自感电动势总是要阻碍原电流的变化 故电感线圈对交变电流会起阻碍作用 前面我们已经学习过 自感电动势的大小与线圈的自感系数及电流变化的快慢有关 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就越大 感抗也就越大 4 感抗的决定因素感抗与交变电流的频率 电感线圈的自感系数成正比 5 感抗的应用 1 高频扼流圈高频扼流圈的自感系数很小 只对高频交变电流有较大的作用 对低频交变电流的阻碍作用较小 对直流的阻碍作用更小 它具有 通直流 通低频 阻高频 的作用 2 低频扼流圈低频扼流圈的自感系数很大 即使交流的频率较低 它产生的感抗也很大 它具有 通直流 阻交流 的作用 电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质是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的变化 1 实验现象电路中串有电容器时 接通直流电源时 灯泡不亮 接通交流电源时 灯泡亮 2 实验结论交变电流能够通过电容器 直流不能通过电容器 3 实验现象的本质 1 直流不能通过电容器是因为电容器的两个极板间是绝缘的 2 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 如图甲所示 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 如图乙所示 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 电容器的两极板之间是绝缘的 不论是恒定电流还是交变电流 自由电荷都不能通过两极板之间的绝缘体 电介质 1 电容器为什么会对交变电流产生阻碍作用 电源电压推动自由电荷向某一方向做定向运动时 电容器极板上积累的电荷却阻碍它们向此方向做定向运动 这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用 2 容抗 1 定义 电容器对交流阻碍作用的大小叫做容抗 2 影响因素 实验表明 容抗与电容器电容的大小及交流的频率有关 电容器的电容c越大 交流的频率f越高 容抗越小 3 电容器在电路中的作用 1 隔直流 通交流 的作用直流不能通过电容器 因此电容器有 隔直 作用 对于电容较大的电容器 容易进行充放电 因此这种电容器一般用来 隔直流 通交流 如隔直电容器 2 通高频 阻低频 的作用对频率不同的交流 频率越高 容抗越小 频率越低 容抗越大 电容较小的电容器 对高频交流的容抗小 阻碍小 对低频交流的容抗大 阻碍大 因此 这种电容器一般用来 通高频 阻低频 如高频旁路电容器 实际应用电路如图所示 图中 为电路中的直流成分 为电路中的交流低频成分 为电路中的交流高频成分 4 电阻 感抗 容抗的对比 1 电感器和电容器在交变电流的电路中 电压和电流有效值的分配关系同恒定电流的电路 2 交变电流电路中的电感器中 电能和磁场能之间相互转化 本身不消耗电能 3 交变电流电路中的电容器中 电能和电场能之间相互转化 本身不消耗电能 如图所示 电路中完全相同的三只灯泡a1 a2 a3分别与电阻r 电感l 电容c串联 然后再并联到 220v50hz 的交流电源上 三只灯泡亮度恰好相同 若保持交变电压有效值u不变 将交变电流的频率增大到60hz 则发生的现象是 a 三灯亮度不变b 三灯均变亮c a1不变 a2变亮 a3变暗d a1不变 a2变暗 a3变亮 分析 电阻 电感 电容对交变电路的影响 解析 答案 d 方法总结 电阻对交变电流的阻碍作用与电流的频率无关 只由本身决定 感抗 容抗大小的决定因素 1 感抗 感抗的大小决定于线圈的自感系数l和交流电的频率f 线圈的自感系数越大 交流电的频率越高 线圈的感抗就越大 2 容抗 容抗的大小决定于电容器电容的大小c和电流的频率f 交变电流的频率越高 电容越大 容抗就越小 在频率为f的交变电流电路中 如图所示 开关s依次分别接通r c l支路 这时通过各支路的电流有效值相等 若将交变电流的频率提高到2f 维持其他条件不变 则下列几种情况不正确的是 a 通过r的电流有效值不变b 通过c的电流有效值最大c 通过l的电流有效值最小d 流过r c l的电流有效值都不变 解析 电阻对交变电流阻碍作用的大小与电流的频率无关 因此 通过电阻的电流的有效值不变 电流的频率越高 感抗越大 容抗越小 因此 通过电感的电流有效值变小 通过电容器的电流的有效值变大 故d错误 答案 d 如图所示是电视机电源部分的滤波装置 当输入端输入含有直流成分 交流低频成分的电流后 能在输出端得到较稳定的直流电 试分析其工作原理及各电容和电感的作用 解析 当含有多种成分的电流输入到c1两端 则由于c1的 通交流 隔直流 功能 电流中的交流成分被衰减 而线圈l有 通直流 阻交流 功能 直流成分电流顺利通过l 一小部分交流通过l 到达c2两端时 c2进一步滤除电流中残余的交流成分 这样就在输出端得到较稳定的直流电 这个直流电供电视机内芯正常工作 答案 见解析 方法总结 1 电感有 通直流 阻交流 通低频 阻高频 的特性 于是在实际应用中出现了低频扼流圈 即自感系数大的线圈 和高频扼流圈 即自感系数小的线圈 2 电容器有 通交流 隔直流 通高频 阻低频 的特性 于是在实际应用中出现了 隔直电容器 即电容很大的电容器 和 高频旁路电容器 即电容较小的电容器 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装置电路 其中代号a b应选择的元件是 a a是电容较大的电容器 b是低频扼流线圈b a是电容较大的电容器 b是高频扼流线圈c a是电容较小的电容器 b是高频扼流线圈d a是电容较小的电容器 b是低频扼流线圈解析 答案 c 1 下列说法中正确的是 a 电感的感抗只由线圈自身决定b 同一电感对于不同频率的交变电流的感抗不同c 电容器的容抗与电容器的电容值及交变电流的频率都有关d 同一电容器 接入不同频率的电路中 电容器的容抗不变 解析 感抗由线圈的自感系数l和交变电流的频率f共同决定 故a错 b对 电容器的容抗由电容c和交变电流频率f共同决定 因此 c项正确 d项不正确 答案 bc 2 对于扼流圈的以下说法 正确的是 a 扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的b 低频扼流圈用来 通低频 阻高频 c 高频扼流圈用来 通直流 阻交流 d 高频扼流圈对低频交变电流阻碍作用较小 对高频交变电流的阻碍作用很大 解析 低频扼流圈匝数多 自感系数大 线圈直流电阻小 因而起到 通直流 阻交流 的作用 可见低频扼流圈 扼 的是交流 高频扼流圈匝数少 自感系数小 因而它对高频交流电阻碍大 其作用为 通低频 阻高频 可见 高频扼流圈 扼 的是高频交流电 故b c项错误 a d正确 答案 ad 3 对交变电流能通过电容器的原因 下列说法正确的是 a 当电容器接到交流电源上时 因为有自由电荷通过电容器 电路中才有交变电流b 当电容器接到交流电源上时 电容器交替进行充电和放电 电路中才有交变电流c 在有电容器的交流电路中 没有电荷定向移动d 在有电容器的交流电路中 没有电荷通过电容器 解析 解决本题的关键是正确认识交流电能通过电容器的本质 通过反复充放电来实现通电的 并无电荷通过电容器 故b d正确 答案 bd 4 如图所示的电路中 正弦交流电源电压的有效值为220v 则关于交流电压表的示数 以下说法中正确的是 a 等于220vb 大于220vc 小于220vd 等于零 解析 电感对交变电流有阻碍作用 线圈与灯泡串联 其电压之和等于电源电压 即ul ur u 故交流电压表的示数小于220v c正确 答案 c 5 如图所示 分别将甲 乙两