3景泰二中电感和电容对交变电流的影响

电感和电容对交变电流的影响 景泰二中高二物理备课组肖涛 导入 如图所示电路图 接通直流电源 调节滑动变阻器 请大家观察灯泡的亮度变化 说明原因 分析 电阻变化 电流变化 灯泡亮度变化直流电路中 影响电流与电压关系的只有电阻 交流是否也是如此 实验 把一线圈与小灯泡串联后先后接到直流电源和交流电源上 观察现象 现象 接直流的亮些 接交流的暗些 结论 接交流的电路中电流小 间接表明电感线圈对交流有阻碍作用 为什么电感对交流有阻碍作用 原因 交流通过线圈时 电流时刻在改变 由于线圈的自感作用 必然要产生感应电动势 阻碍电流的变化 这样就形成了对电流的阻碍作用 应用 日光灯镇流器是绕在铁芯上的线圈 自感系数很大 日光灯起动后灯管两端所需的电压低于220V 灯管和镇流器串联起来接到电源上 应用镇流器对交流的阻碍作用 就能保护灯管不致因电压过高而损坏 电感线圈对交变电流的阻碍作用叫感抗 常用XL表示 一 感抗XL 电感线圈对直流电没有阻碍作用 而对交流电有阻碍作用 通直流 阻交流 1 物理意义 反映电感线圈对交变电流阻碍作用的大小 具体关系 多学一点 线圈的自感系数越大 交流电的频率越高 电感对交流电的阻碍作用就越大 即 线圈的感抗就越大 2 影响感抗大小的因素 1 线圈的自感系数L 长粗密铁 2 交变电流的频率f 1 低频扼流圈 3 扼流圈 构造 线圈绕在铁心上 匝数很多 自感系数很大 即使对频率很低的交流电也能产生很大的感抗 而线圈的直流电阻却较小 作用 通直流 阻交流 电感在交变电流中的应用 2 高频扼流圈 构造 线圈或绕在铁氧体上 或有的空心 匝数少 线圈自感系数小 感抗小 线圈只对高频率的交变电流有较大的阻碍作用 对低频率的交变电流阻碍作用较小 对直流电的阻碍作用更小 作用 通直流 通低频 阻高频 3 扼流圈 总结 电感对交变电流的阻碍作用 通直流 阻交流 通低频 阻高频 实验 交变电流能够通过电容器 实验 把白炽灯和电容器串联起来分别接在交流和直流电路里 现象 接通直流电源 灯泡不亮 接通交流电源 灯泡能够发光 结论 直流电不能通过电容器 交变电流能够通过电容器 即 电容器具有 通交流 隔直流 的作用 为什么电容能通过交变电流 原因 直流不能通过电容器是容易理解的 因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了 电容器接到交流电源时 实际上自由电荷也没有通过极间的绝缘介质 只是由于两极板间的电压在变化 当电压升高时 电荷向电容器的极板上聚集 形成充电电流 当电压降低时 电荷离开极板 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 表现为交流 通过 了电容器 电容器通过充电和放电电路中就有了电流 表现为交流 通过 了电路 电容通交隔直的原因分析图示 1 实验 在实验中先接通电路 观察灯泡亮度 再除去电容 重新接通电路观察亮度变化 2 实验现象 灯泡变得更亮 3 实验结论 电容器对交流电路存在阻碍作用 电容器对交变电流的阻碍作用 二 容抗XC 1 反映电容对交流电的阻碍作用 电容越大 交流的频率越高 电容器对交流的阻碍作用就越小 即 容抗越小 具体关系 多学一点 3 应用 a 隔直电容 隔直流 通交流 在电子技术中 声音 图像等信号都要变成交流来处理 微弱的信号电流往往需要经过几级放大 在某级放大之后 要把信号送到下级 但两级的直流工作状态不能相互影响 这时可以在两级之间接入右图所示的电路 图中的电容器称为耦合电容器 b 高频旁路电容 通高频 阻低频 在电子技术中 从某一装置输出的交流常常既有高频成分 又有低频成分 如果只需要把低频成分输送到下一级装置 可以在一级电路的输入端并联一个电容器 这样 进入下一级的高频成分就很少了 这种电容器叫做高频旁路电容器 小结 通直流 阻交流低频扼流圈 L大 通低频 阻高频高频扼流圈 L小 通交流 隔直流隔直电容器通高频 阻低频高频旁路电容器 C小 电感对交变电流的阻碍作用 电容对交变电流的阻碍作用 例题选讲 例题1 关于电感对交变电流的影响 下列说法正确的是 A 电感不能通直流电流 只能通交流电流B 电感对各种不同频率的交变电流阻碍作用相同C 同一只电感线圈对频率低的交变电流的阻碍作用较小D 同一只电感线圈对频率高的交变电流的阻碍作用较小 C 例题2 对电容器能通交变电流的原因 下列说法中正确的有 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 BD 例题3 如图所示 甲 乙是规格相同的灯泡 A B两端加直流电压时 甲灯正常发光 乙灯完全不亮 当A B两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时 甲灯发出微弱的光 乙灯能正常发光 下列说法正确的有 A 与甲灯串联的元件X是电容器B 与乙灯串联的元件Y是电容器C 与甲灯串联的元件X是电感线圈D 与乙灯串联的元件Y是电感线圈 BC 例题4 如图所示 当交流电源的电压 有效值 U 220V 频率f 50Hz时 三只灯A B C的亮度相同 L无直流电阻 1 将交流电源的频率变为f 100Hz 则 2 将电源改为U 220V的直流电源 则 A A灯比原来亮B B灯比原来亮C C灯和原来一样亮D C灯比原来亮 AC BC 例题5 如图所示 线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小 如L 100 H C 100pF 此电路的主要作用是 A 阻直流 通交流 输出交流B 阻交流 通直流 输出直流C 阻低频 通高频 输出高频交变电流D 阻高频 通低频 输出低频交变电流和直流电 D 例题6 如图所示 从ab端输入的交流含有高频和低频成分 为了使R上尽