鲁科版选修32交流电路中的电容和电感 课件 （35张）.ppt

3 3交流电路中的电容和电感 1 通过实验了解电感对交变电流的阻碍作用 知道感抗与哪些因素有关 2 通过实验了解电容对交变电流的阻碍作用 知道容抗与哪些因素有关 3 掌握感抗 容抗对交流阻碍作用的区别 一 电容 电感对直流和交流的影响1 电阻器对直流和交流的影响是的 2 电容器不能让通过却能让通过 但对交流有一定的阻碍作用 3 电感器既能让直流通过也能让通过 但对交流有一定的阻碍作用 相同 直流 交流 交流 二 容抗 感抗及其应用1 容抗 感抗的比较 阻碍作用 阻碍作用 频率 自感系数 直流 低频 交流 高频 2 电容器 电感器的分类按对交变电流的作用电容分为隔直电容器 扼流圈分为低频扼流圈 扼流圈 高频旁路电容器 高频 试身手 夯基础 1 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 i id 无法比较 解析 长直导线的自感系数很小 其对交变电流的阻碍作用可以看做是纯电阻 流经它的交变电流只受到导线电阻的阻碍作用 当导线绕成线圈后 电阻值未变 但自感系数增大 对交变电流的阻碍作用不但有电阻 而且有线圈的阻碍作用 感抗 阻碍作用增大 电流减小 答案为b 答案 b 2 如图3 3 1所示 闭合开关灯泡 在交流电有效值不变的条件下 要使灯泡亮度增加 可采取的措施 答案 亮使交流电频率增加增大电容器的电容 图3 3 1 3 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c1两端时 由于c1具有 通交流 隔直流 的功能 电流中的交流成分被衰减 而线圈l有 通直流 阻交流 的功能 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 由于c2具有 通交流 隔直流 的功能 c2进一步滤除电流中残余的交流成分 这样在输出端得到较稳定的直流电 1 交变电流 通过 电容器的本质把交流电源接到电容器两个极板上后 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 原来聚集在极板上的电荷又放出 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 好像是交流电 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 名师点睛 当电容器与直流电源的两极相连接时 接通的瞬间因电容器充电产生瞬时电流 充电完毕后 电容器两极板间电压与电源两极间电压相等 电路中没有电流 但是当电容器与交流电源相连时 由于交流电压不断变化 所以对电容器不断充电 放电 形成充 放电电流 1 如图所示 白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端 当交流电源的频率增加时 a 电容器的电容增加b 电容器电容减小c 电灯变暗d 电灯变亮 审题指导 解答本题时应把握以下两点 1 电容与交流电的频率无关 2 容抗与交流电的频率有关 解析 电容器的电容是由电容器本身的特性所决定的 与外加的交流电源的频率无关 选项a和b是错误的 当交流电源的频率增加时 电容器充放电的速度加快 电容器的容抗减小 电流增大 电灯变亮 答案 d 电容器对交流电的阻碍作用大小 容抗 与电容大小和交流电频率都有关 电容越大 容抗越小 频率越高 容抗越小 1 电感线圈对交变电流的阻碍作用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 因此 感抗的产生是由线圈的自感现象引起的 直流电通过线圈时 电流的大小 方向都不变 线圈中不产生自感电动势 也就没有感抗 2 感抗电感线圈对电流的阻碍作用 感抗用 xl 表示 xl 2 fl 其中f是交流电的频率 l是线圈的自感系数 3 感抗与电感的关系电感线圈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 感抗就越大 对交变电流的阻碍作用也就越大 4 线圈 扼流圈 的分类根据不同线圈对交流电的阻碍作用不同分类 1 低频扼流圈 构造 闭合铁芯 绕在铁芯上的线圈 特点 匝数多 自感系数l大 电阻很小 它对低频交流会产生很大的阻碍作用 而对直流的阻碍作用则较小 故低频扼流圈的作用为 阻交流 通直流 2 高频扼流圈 构造 它的线圈有的是绕在圆柱形的铁氧体芯上或空心 特点 匝数少 自感系数l小 它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较小 故高频扼流圈的作用为 阻高频 通低频 a 电流表示数增大b 电压表示数减小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错误 答案 c 电感线圈在电路中对交变电流的阻碍作用的强弱是用感抗来表示的 感抗的大小由线圈的自感系数l和交变电流的频率f共同决定 自感系数l越大 感抗越大 交变电流的频率f越大 感抗也越大 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 图3 3 5 3 在频率为f的交流电路中 如图3 3 5所示 把开关s依次分别接通r c l所在支路 这时通过各支路的电流的有效值相等 若将交变电流的频率提高到2f 维持其他条件不变 则下列几种情况中不正确的是 a 通过r的电流有效值不变b 通过c的电流有效值变大c 通过l的电流有效值变小d 通过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 电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示 线圈的自感系数越大 电流的频率越高 自感电动势就越大 即线圈对电流的阻碍作用就越大 感抗也就越大 因此通过电感的电流的有效值变小 电容器对交变电流阻碍作用的大小用容抗表示 电容一定时 在相同的电压下电容器容纳的电荷量一定 频率越高 充 放电的时间越短 充 放电的电流越大 容抗越小 因此通过电容器的电流的有效值变大 故正确答案为d 答案 d 电阻对电流的阻碍作用与频率无关 而电容器和电感器对电流的阻碍作用与频率有关 1 对应要点一 在如图所示电路中 u是有效值为220v的交流电源 c是电容器 r是电阻 关于交流电压表的示数 下列说法正确的是 a 等于220vb 大于220vc 小于220vd 等于零 解析 交变电流 通过 电容器 电阻r中有电流 电压表的示数不为零 电容器与电阻串联 根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压 答案 c 2 对应要点二 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 将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 解析 在线圈内由于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 使线圈产生了感抗 加入铁芯改变了线圈的自感系数 自感系数增大 感抗增大 降落的电压增大 降落在灯上的电压减小 所以灯变暗 答案 b 3 对应要点三 直流电源的电压与交流电源电压的有效值相同 自感线圈的直流电阻不计 则灯泡发光最亮的是图中的 解析 电容c 电感l都对交流电有阻碍作用 故a b两图中灯不是最亮的 c图中灯被短路 不亮 d图中电容c有隔直流作用 所以d中灯泡最亮 答案 d 1 当交流电 通过 电容器时 电容器不断充 放电