电容和电感对交流电的影响

1、5.3 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 复习回顾：复习回顾：描述交变电流的物理量有那些？描述交变电流的物理量有那些？瞬时值、有效值、最大值、周期、频率瞬时值、有效值、最大值、周期、频率思考：思考： 如图所示两种电压加如图所示两种电压加在同一纯电阻两端在同一纯电阻两端, ,产生产生的电功率是不同的。的电功率是不同的。 若将这两种电压加在线若将这两种电压加在线圈和电容器两端会有什么圈和电容器两端会有什么不同吗？不同吗？ 演示实验一：演示实验一： 学生电源、规格相同的学生电源、规格相同的小灯泡两个、线圈、滑动变小灯泡两个、线圈、滑动变 阻器、双刀双掷开关。阻器、双刀双掷开关。L

2、R R=RL2、步骤：步骤： 先先接通直流接通直流电源电源, ,再再接通交流接通交流电源电源,观察到什么现象观察到什么现象, ,说明了什么道理说明了什么道理? ? 接通接通直流直流电电时时两灯泡的两灯泡的亮度相同亮度相同；接通接通交流交流时，时，与与线圈连接的线圈连接的灯泡比较暗灯泡比较暗。线圈对直流没有影响线圈对直流没有影响，对交流有阻碍作用对交流有阻碍作用1 1、器材器材: :感抗感抗3、现象现象:4、结论、结论:一、电感对交变电流的阻碍作用一、电感对交变电流的阻碍作用1 1、感抗感抗(X(XL L) )：表示电感对交变电流阻碍作用的大小表示电感对交变电流阻碍作用的大小问题：问题：感抗的大

3、小与哪些因素感抗的大小与哪些因素有有关？关？ 调换电感不同的线圈、改变交变电流的频率调换电感不同的线圈、改变交变电流的频率现象：现象：L越大、越大、f越高，灯越暗越高，灯越暗 实验实验：总结：总结：感抗的大小不仅与线圈感抗的大小不仅与线圈本身本身有关，而且与有关，而且与通过的交流电通过的交流电的的频率有关。频率有关。2 2、感抗的大小：、感抗的大小：线圈的自感系数越大、交变电流线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，阻碍作用越明显，感抗越大。的频率越高，阻碍作用越明显，感抗越大。fLXL24 4、实际应用：实际应用：（1）低频扼流圈：低频扼流圈：（2）高频扼流圈：高频扼流圈： A A、构造：、

4、构造：线圈绕在铁心上，匝数多，线圈绕在铁心上，匝数多，自感系数自感系数大，大，感抗大。感抗大。B B、作用：、作用：“通直流、阻交流通直流、阻交流” 。A A、构造：、构造：线圈绕在铁氧体上，匝数少，线圈绕在铁氧体上，匝数少，自感系数自感系数小，小，感抗小感抗小 。B B、作用：、作用：通过低频，阻高频。通过低频，阻高频。3 3、特性：特性：通直流、阻交流，通低频、阻高频。通直流、阻交流，通低频、阻高频。fLXL2)(100sin2220Vtu 若保持电压的有效值不变，若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为只将电源频率改为100HZ，下列说法正确的有下列说法正确的有:例例1：如图所示电路中，

5、如图所示电路中，L为电感线圈，为电感线圈，R为灯为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压为：流电源的电压为：A.电流表示数增大电流表示数增大 B.电压表示数增大电压表示数增大C.灯泡变暗灯泡变暗 D.灯泡变亮灯泡变亮RL BCBC+-学生电源、小灯泡、电学生电源、小灯泡、电容器、双刀双掷开关。容器、双刀双掷开关。2 2、步骤：步骤： 先先接通直流接通直流电源电源，再再接通交流接通交流电电源源,观察现象，观察现象，得出得出什么什么结论结论？接接入直流电入直流电时时，灯泡不亮，灯泡不亮；接入交流电时，接入交流电时，灯泡亮了。灯泡亮了。演示实验

6、二：演示实验二：直流电不能通过电容器。交流电能直流电不能通过电容器。交流电能“通过通过”电电容器容器，3 3、现象：现象：4 4、小结小结：电容器有电容器有“通交流，隔直流通交流，隔直流”的作用。的作用。 接交变电流时，自由电接交变电流时，自由电荷并没有通过电容器两极板间的荷并没有通过电容器两极板间的绝缘电介质，只是在交变电压的绝缘电介质，只是在交变电压的作用下，电容器交替进行充、放作用下，电容器交替进行充、放电，电路中就有了电流。电，电路中就有了电流。1 1、器材器材：5 5、解释：解释：二、电容器对交变电流的阻碍作用二、电容器对交变电流的阻碍作用现象现象: :C C越大越大, f, f越高

7、越高, ,灯泡越亮。灯泡越亮。1.1.容抗容抗(XC)：表示电容对交流的阻碍作用的大小。表示电容对交流的阻碍作用的大小。2.2.容抗的大小：容抗的大小：电容越大，交流的频率电容越大，交流的频率越高，电容器越高，电容器对交流电对交流电的阻碍作用越小，容抗越小的阻碍作用越小，容抗越小。（3）调换不同规格的电容器，改变交流调换不同规格的电容器，改变交流电电的频率的频率 为了表示交流电的这种性质，我们引入一个新的概为了表示交流电的这种性质，我们引入一个新的概念念-容抗容抗总结：总结： 电容器对交流电电容器对交流电有有阻碍作用，且电容越大、频阻碍作用，且电容越大、频率越高，阻碍作用越小。率越高，阻碍作用

8、越小。fCXC21 解析解析：电容电容越越大大，一次充电量一次充电量就越就越大；频率大；频率越越高高，单位时间内充电次数单位时间内充电次数就就多，电流多，电流就越就越大，大，那么那么容抗容抗就越就越小。小。3.3.实际应用：实际应用：隔直电容器：隔直电容器：隔直流隔直流、通交流。通交流。 高频旁路电容器：高频旁路电容器：通高频、阻低频。通高频、阻低频。让高频交让高频交流信号通过电容，而将低频信号送到下一级。流信号通过电容，而将低频信号送到下一级。 思考：思考：电容越大，交流的频率越高，电容器电容越大，交流的频率越高，电容器对对交流电交流电的阻碍作用越小，容抗越小的阻碍作用越小，容抗越小，为什么

9、呢？，为什么呢？B.增大交变电流的频率增大交变电流的频率,灯泡将变暗。灯泡将变暗。A.将介质板插入电容器中将介质板插入电容器中,灯泡将变暗。灯泡将变暗。C.把电容器极板间距拉开一些把电容器极板间距拉开一些,灯泡将变暗。灯泡将变暗。D.把电容器两极板错开一些把电容器两极板错开一些,灯泡将变暗。灯泡将变暗。例例2: 如图所示，平行板电容器与如图所示，平行板电容器与灯泡串联后接在交变电源上，灯灯泡串联后接在交变电源上，灯泡正常发光，则（泡正常发光，则（ ）CDCDkdsC4fCXC21电容电容C交流电频率交流电频率f自感系数自感系数L 交流电频率交流电频率f容抗容抗XC感抗感抗XL通交流，隔直流；通

10、交流，隔直流；通高频，阻低频。通高频，阻低频。通直流，阻交流通直流，阻交流;通低频，阻高频。通低频，阻高频。关系关系决定因素决定因素描述阻碍作描述阻碍作用的物理量用的物理量作用作用电容器电容器电感线圈电感线圈元件元件对比记忆对比记忆：fCXC21C越大，越大，f越高，越高，XC越小。越小。fLXL2L越大，越大，f越高，越高，XL越大。越大。例例1、如图所示，从如图所示，从ab端输入的交流含有高频和低频端输入的交流含有高频和低频成分，为了使成分，为了使R上尽可能少地含有高频成分，采用图上尽可能少地含有高频成分，采用图示电路，其示电路，其L的作用是的作用是_，C的作用的作用是是_。 解析：因解析

11、：因L有有“通低频、阻高频通低频、阻高频”的特点，的特点，因此因此L的作用是阻挡高频成分的作用是阻挡高频成分；而通过；而通过L后还有后还有少量的高频成分，利用少量的高频成分，利用C“通高频、阻低频通高频、阻低频”的的特点，特点，使绝大部分高频成分从使绝大部分高频成分从C流过流过。P.42P.42说一说说一说例例2、如图所示，线圈如图所示，线圈L的自感系数和电容器的的自感系数和电容器的电容电容C都很小（如都很小（如L100H，C100pF）。）。此电路的主要作用是此电路的主要作用是-（ ）A阻直流、通交流，输出交流阻直流、通交流，输出交流B阻交流、通直流，输出直流阻交流、通直流，输出直流C阻低频

12、、通高频，输出高频交变电流阻低频、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阻高频、通低频，输出低频交变电流和直流电流电D例例3、如图所示，当交流电源的电压（有效值）如图所示，当交流电源的电压（有效值）U220V、频率、频率f50Hz时，三只灯时，三只灯A、B、C的亮度相同（的亮度相同（L无直流电阻）。无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为）将交流电源的频率变为f100Hz，则，则（2）将电源改为）将电源改为U220V的直流电源，则的直流电源，则 AA灯比原来亮灯比原来亮 BB灯比原来亮灯比原来亮 CC灯和原来一样亮灯和原来一样亮 DC灯比原来亮灯比原来亮 AC BC练习

13、练习1：如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，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；两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮；当当A、B两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，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。下列说法正确甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光。下列说法正确的有：（的有：（ ） BCA与甲灯串联的元件与甲灯串联的元件X是电容器是电容器B与乙灯串联的元件与乙灯串联的元件Y是电容器是电容器C与甲灯串联的元件与甲灯串联的元件X是电感线圈是电感线圈D与乙灯串联的元件与乙灯串联的元件Y是电感线圈是电感线圈练习练习2：在交流电路中在交流电路中,如果电如果电源电动势的最大值不变源电动势的最大值不变,频率可频率可以改变以改变,在如图所示电路的在如图所示电路的a、