鲁科版选修32交流电路中的电容和电感 课件 （28张）.ppt

第3节交流电路中的电容和电感 学习目标 1 了解电容器在电路中起隔断直流 导通交变电流的作用 定性了解电容器对交变电流有阻碍作用 知道影响容抗大小的因素 2 了解电感器在电路中对直流有导通作用 能通过交变电流 定性了解电感对交流有阻碍作用 知道影响感抗大小的因素 重点难点 电容 电感对交流电的影响 易错问题 1 由于对电容 电感在电路中的作用不理解 误认为交流电通过电容 2 感抗和容抗随电感和电容的变化易混淆 一 电容 电感对直流和交流的影响实验表明 电阻器对直流电路的影响与对交流电路的影响是的 电容器不能让直流电通过但能让通过 电感器既能让直流电通过也能让通过 但电容器 电感器对交流电有一定的作用 基础知识梳理 相同 交流电 交流电 阻碍 二 电容器的容抗及其应用1 由实验分析可知 电容器对交流有一定的阻碍作用 这种阻碍作用叫做 电容越大 交变电流的频率越高 容抗就越小 电容器对交变电流的阻碍作用也就越 2 电容器具有 隔直流 通交流 的特性 在电路中起这种作用的电容器叫做 电容器还具有 阻低频 通高频 的特性 在电路中起这种作用的电容器叫做 容抗 小 隔直电 容器 高频旁 路电容器 电容器 通交流 是电流流过电容器了吗 思考 提示 没有 电容器在交变电压作用下反复进行充电 放电 反向充电 反向放电 电路中有持续的交变电流 好象电流通过了电容器 思考 三 电感器的感抗及其应用1 在物理学中 电感对交流的阻碍作用叫做 自感系数越大 交变电流的频率越高 感抗就越大 电感器对交流的阻碍作用也就越 2 对低频交流会产生很大的阻碍作用 而对直流的阻碍作用却较小 在电子线路中可以起到 的作用 只对频率很高的交流产生很大的阻碍作用 而对低频交流的阻碍作用很小 在电子线路中可以起到 的作用 感抗 低频扼流圈 阻交流 通直流 高频扼流圈 阻高频 通低频 大 一 电容 电感对交变电流的阻碍作用1 电容对交变电流的作用 1 交变电流能 通过 电容器的实质电容器的两极板之间是相互绝缘的 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介质 通常所说的交变电流 通过 电容器 并不是自由电荷穿过了电容器 而是在交流电源作用下 当电压升高时电容器充电 电容器极板上的电荷量增加 形成充电电流 如图3 3 1甲 当电压降低时电容器放电 电容器极板上的电荷量减少 形成放电电流 如图3 3 1乙 由于电容器反复不断地充电和放电 使电路中有持续的交变电流 核心要点突破 图3 3 1 2 电容器对交变电流产生阻碍作用的实质 在电容器充电与放电过程中 在电容器两极形成跟原电压相反的电压 这就对电流产生了阻碍作用 即容抗xc 3 电容器的两种作用 隔直电容器 隔直流 通交流 高频旁路电容器 通高频 阻低频 实际应用电路如图3 3 2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 图3 3 2 2 电感对交变电流的作用 1 电感对交变电流阻碍作用的实质交变电流通过线圈时 电流的大小和方向都不断变化 线圈中就必然会产生自感电动势 自感电动势的作用就是阻碍引起自感电动势电流的变化 这样就形成了对交变电流的阻碍作用 因此 感抗的实质就是由线圈的自感现象引起的 2 决定感抗大小的因素 决定感抗大小的因素有两个 一是交变电流的频率 二是线圈自感系数l l决定于线圈本身的性质 即线圈匝数 横截面积 有无铁芯等因素 线圈的自感系数l越大 交变电流的频率f越高 感抗也就越大 实质上进一步研究可得出线圈的感抗xl跟它的自感系数l和交变电流的频率f间有如下关系 xl 2 fl 而通常所讲的直流 常指恒定电流 恒定电流流过电感线圈时 电流没有变化 因而就不会产生自感现象 因此 电感线圈对恒定电流而言无所谓感抗 因此电感线圈可以概括为 通直流 阻交流 同时对频率越高的交变电流 感抗越大 即所谓 通低频 阻高频 3 扼流圈 低频扼流圈 匝数多 自感系数大 线圈电阻小 对直流的阻碍作用较小 作用 阻交流 通直流 高频扼流圈 匝数少 自感系数小 作用 阻高频 通低频 在交变电流经过电感线圈时产生的自感电动势仍然满足法拉第电磁感应定律和楞次定律 产生的自感电动势总是阻碍原电流的变化 这种作用的具体表现即是感抗 二 电阻 电感器 电容器的区别直流电路中影响电压和电流关系的是电阻 而交流电路中影响电压和电流关系的不仅有电阻 还有线圈的感抗与电容的容抗 它们对交变电流表现出不同的行为 存在着不同的作用 有着本质的区别 如图3 3 3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 课堂互动讲练 图3 3 3 a 等于220vb 大于220vc 小于220vd 等于零 思路点拨 交流电能 通过 电容器 所以电压表有示数 但要注意电容器对交流电有阻碍作用 解析 虽然交变电流通过电容器 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的电压小于电源电压 电压表测的是电阻两端的电压 c正确 答案 c 点评 充 放电频率越高 电流越容易通过电容器 即交变电流的频率越高 越容易通过电容器 电容越大 交流电频率越高 容抗越小 1 如图3 3 4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加时 a 电容器电容增加b 电容器电容减少c 电灯变暗d 电灯变亮 图3 3 4 解析 选d 当交流电源频率增加时 容抗减小 电流变大 灯变亮 故c错 d正确 交流电源频率对电容器电容无影响 故a b错 图3 3 5 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 思路点拨 当交变电流通过线圈时 线圈中就要产生自感电动势 而自感电动势总是阻碍电流的变化 这种阻碍作用与交变电流的频率有关 频率越高 阻碍作用越大 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 答案为bc 答案 bc 点评 本题主要考查电感对交变电流的阻碍作用 自感系数越大 交变电流的频率越高 感抗就越大 电感器对交流的阻碍作用也就越大 2 交变电流通过一段长直导线时 电流为i 如果把这根长直导线绕成线圈 再接入原电路 通过线圈的电流为i 则 a i ib i ic