鲁科版选修32交流电路中的电容和电感 课件 （39张）.ppt

第3节交流电路中的电容和电感 直流电 交流电 交流电 直流电 交流电 交流电 二 电容器的容抗及其应用1 实验探究 如图3 3 1所示 把白炽灯和电容器串联起来 然后分别接在直流电源上和交流电源上 调整两个电源的有效值相等 观察灯泡的发光情况 不亮 发光 较暗 通过 阻碍 容抗 大 容抗 通高频 阻低频 三 电感器的感抗及其应用1 实验探究 如图3 3 2所示 把线圈l与白炽灯串联起来 先接在直流电源上 后接在交流电源上 让两个电压的有效值相等 观察灯泡的亮度 发光 亮度变暗 阻碍作用 感抗 自感系数 频率 大 低频 通直流 阻交流 小 高频 通低频 阻高频 一 正确理解电感对交变电流的阻碍作用1 实验探究如图3 3 3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 4 感抗的作用 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阻碍作用 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 低频扼流图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 二 正确理解电容对交变电流的阻碍作用1 实验探究如图3 3 4所示 1 把电容器从电路中取下来 使灯泡直接与交流电源相连 会发现灯泡比接有电容器时亮度增加 这说明 电容对交流电具有阻碍作用 2 增大电容器的电容 灯泡更亮 增大交变电流的频率 灯泡更亮 这说明电容器的电容越大 交变电流的频率越高 电容器对交变电流的阻碍作用就越小 2 容抗电容器对交流电阻碍作用的大小用容抗表示 3 容抗的决定因素容抗与交流电的频率 电容器的电容成反比 4 电容在电路中的特点为 通高频 阻低频 特别提醒交变电流 通过 电容器的本质 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体 电介质 通常所说的交变电流 通过 了电容器 并不是自由电荷穿过了电容器 而是交变电压加在电容器上 不断进行着充放电 使电容器的支路上存在交变电流 就好像电流 通过 了电容器 三 电阻 感抗 容抗的区别 特别提醒电感器对交变电流的阻碍作用表现在自感电动势阻碍线圈中的电流变化 在这个过程中 一部分电能转变为磁场能储存在线圈的磁场中 随着电流的变化 这些磁场能又可以转化为电能 不会消耗电能 电容器对交变电流的阻碍作用表现在电容器充电过程中极板上电荷产生的电场阻碍电荷向极板上聚集 电阻器对电流的阻碍作用表现在电流的热效应上 电流通过电阻 必然会产生焦耳热 使部分电能转化为内能 从而造成电能的损耗 典例1 如图3 3 5所示 是由交流电源供电的线路 如果交变电流的频率增大 则 a 线圈l的自感系数增大b 线圈l的感抗增大c 电路中的电流增大d 灯泡变暗 解析自感系数由线圈本身决定 与交流电的频率无关 故a错误 交变电流频率增大时 线圈的感抗增大 故b正确 c错误 故灯泡中的电流变小 灯泡变暗 d正确 答案bd借题发挥感抗与线圈的自感系数和交变电流的频率成正比 在交流电路中它相当于一个电阻 交变电流频率越高 感抗越大 变式1 如图3 3 6所示 输入端ab的输入电压既有直流成分 又有交流成分 以下说法中正确的是 l的直流电阻与r相同 a 直流成分只能从l通过b 交流成分只能从r通过c 通过r的既有直流成分又有交流成分d 通过l的交流成分比通过r的交流成分必定要少 解析线圈具有通直流阻交流的作用 所以大部分交流成分通过r l的直流电阻与r相同 对交流的阻碍作用要大于电阻r 多数交流成分通过r 故选cd 答案cd 典例2 如图3 3 7所示 白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端 当交流电的频率增加时 a 电容器电容增加b 电容器电容减小c 电灯变暗d 电灯变亮 答案d借题发挥交变电流能 通过 电容器 但电容又对交变电流产生阻碍作用 即容抗 容抗的大小不仅与电容量有关 电容越大容抗越小 而且还与交变电流的频率有关 交变电流的频率越大 容抗也越小 变式2 2011 徐州高二检测 如图3 3 8所示电路 接在交变电流上的灯泡正常发光 则下列措施能使灯泡变亮的是 a 将电容器两极板间距离增大一些b 将电容器两极板正对面积减小一些c 把电介质插入电容器两极间d 把交变电流频率降低一些 解析电容对交变电流的容抗与电容器的电容和交变电流频率有关 电容越大 频率越高 容抗越小 增大电容器两极板间距离 减小电容器两极板正对面积都使电容器的电容减小 容抗增大 灯泡变暗 故a b错 在电容器两极间插入电介质 使电容增大 容抗减小 灯泡变亮 c对 降低交变电流频率 容抗增大 灯泡变暗 故d错 答案c 典例3 如图3 3 9所示 电路中完全相同的三只灯泡a b c分别与电阻r 电感l 电容c串联 然后再并联到220v 50hz的交流电路上 三只灯泡亮度恰好相同 若保持交变电压不变 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 a不变 b变亮 c变暗d a不变 b变暗 c变亮 解析此题考查电容 电感对交变电流的影响 也就是容抗 感抗与交变电流的关系 当交变电流的频率变大时 线圈的感抗变大 电容器的容抗变小 因此c变亮 b变暗 又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用 故a灯亮度不变 所以选d 答案d借题发挥电容 电感对交变电流的阻碍作用大小除了与自身的性质有关 还与交变电流的频率有关 电阻对交流和直流的阻碍相同 只与电阻本身有关 变式3 如图3 3 10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 可行的方法是 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 换用介电常数小的电介质 电容c减小 增大板间距时 电容c也减小 容抗增大 对交变电流的阻碍作用增大 a的示数减小 故a选项正确 答案a 感抗及其应用1 如图3 3 11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 解析电感线圈对交变电流产生感抗 具有 通直流 阻交流通低频 阻高频 的作用 故c正确 答案c 2 如图3 3 12所示的电路中 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u 220sin10 tv 若保持电压的有效值不变 只将电源频率改为25hz 下列说法中正确的是 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 答案c 容抗及其应用3 如图3 3 13甲 乙两图是电子技术中的常用电路 a b是各部分电路的输入端 其中输入的交流高频成分用 表示 交流低频成分用 表示 直流成分用 表示 关于两图中负载电阻r上得到的电流特征是 a 图甲中r得到的是交流成分b 图甲中r得到的是直流成分c 图乙中r得到的是低频成分d 图乙中r得到的是高频成分 解析当交变电流加在电容器上时 有 通交流 隔直流 通高频 阻低频 的特性 甲图中电容器隔直流 r得到的是交流成分 a正确 b错误 乙图中电容器能通过交流高频成分 阻碍交流低频成分 r得到的是低频成分 c正确 d错误 答案ac 4 电感和电容对交流电的阻碍作用的大小不但跟电感 电容本身有关 还跟交流电的频率有关 下列说法中正确的是 a 电感是通直流 阻交流 通高频 阻低频b 电容是通直流 阻交流 通高频 阻低频c 电感是通直流 阻交流 通低频 阻高频d 电容是通交流 隔直流 通低频 阻高频答案c 解析l是自感系数很小的高频扼流圈 其作用是 通低频 阻高频 a正确 c是电容很小的电容器 其作用是 通高频 阻低频 也称高频旁路电容 由于l对高频的阻碍作用和c对高频的旁路作用 使得r中的电流 低频成分远远大于高频成分 故acd正确 答案acd 6 如图3 3 15所示的电路中 a b c三灯亮度相同 电源为220v 50hz的交流电源 以下叙述中正确的是 a 改接220v 100hz的交流电源时 a灯变亮 b灯变暗 c灯亮度不变b 改接220