5.3电感和电容对交变电流的影响
策略与反思
纠错与归纳
【学习目标】
1．知道为什么电感对交变电流有阻碍作用．
2．知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关．
3．知道交变电流能通过电容，知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用．
4．知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关．
重点：电感和电容对交变电流的影响
难点：电感和电容对交变电流的影响
【自主学习】
复习回顾
1．自感系数跟线圈的________、________、________等因素有关系．线圈的横截面积越大，线圈越长，匝数越多，它的自感系数就越________．另外，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时________．
2．电容器充电时，电流流向________；放电时，电流从________流出，电容器所带电量________．
新课预习
一、感抗
1．定义： 对电流阻碍作用的大小，用感抗表示．
2．感抗的成因：因为交变电流的 随时间周期性变化，这个变化的电流通过线圈时产生一个自感电动势，自感电动势总是阻碍 的变化，故线圈对交变电流有阻碍作用，这就是感抗．
3．决定因素：感抗的实质就是由线圈的自感现象引起的，线圈的自感系数L越 ，自感作用就越大，因而感抗也就越大；交流的频率f越 ，电流的变化率就越大，自感作用也越大，感抗也就越大．*实际上进一步研究可得出线圈的感抗XL与它的自感系数L及交变电流的频率f间有如下的关系：
XL＝2πfL
说明：通常所讲的直流，常指恒定电流．恒定电流流过电感线圈，电流没有变化，因而就不产生自感现象．因此，电感线圈对恒定电流而言无所谓感抗．
二、低频扼流圈和高频扼流圈
1．低频扼流圈：自感系数 的线圈（约几十亨），线圈电阻较 ，对直流的阻碍作用较小，这种线圈可以“通 ，阻 ”。
2．高频扼流圈：自感系数较小的线圈（约几个毫亨），对低频交变电流的阻碍作用较 而对高频交变电流的阻碍作用很 ，可以用来“通 ，阻 ”。
三、交变电流能够“通过”电容器．
（1）电流实际上并没有通过电容器 ，也就是说，自由电荷定向移动，不会从一个极板经极板间的电介质到达另一个极板．
（2）电容器“通交流”，只不过是在交变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器 ，电荷向电容器的极板上集聚，形成 ；当电源电压降低时，电容器 ，电荷从电容器的极板上放出，形成 ．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．
四、容抗
1．定义： 对交流的阻碍作用的大小，用容抗来表示．
2．成因：电容器接入交流电路中后，极板上的电荷形成了二极板间的电压，这电压和电源电压相反，从而产生了对交变电流的阻碍作用，即形成了容抗．
3．决定因素：交流电路中的容抗和交变电流的频率、电容器的电容成反比．容抗与交变电流的频率和电容的关系为XC ＝，即交流电的频率越大，电容越 ，电容器对交变电流的阻碍作用越小，容抗越 ．
说明：电容不仅存在于成形的电容器中，也存在于电路的导线、元件及机壳间．当交流电频率很高时，电容的影响会很大．
五、电感和电容在电路中的作用
1．电感的作用是：“通 、阻 、通 、阻 ”．
2．电容的作用是：“通 、 直流、通 、阻 ”．
【疑难辨析】
电阻、电感器、电容器对对交变电流阻碍作用的区别与联系
?
电阻
电感器
电容器
产生的
原因
定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞
由于电感线圈的自感现象阻碍电流的变化
电容器两极板上积累的电荷对向这个方向定向移动的电荷的反抗作用
在电路中的特点
对直流、交流均有阻碍作用
只对变化的电流如交流有阻碍作用
不能通直流，只能通变化的电流．对直流的阻碍作用无限大，对交流的阻碍作用随频率的降低而增大
决定
因素
由导体（长短、粗细、材料）决定，与温度有关
由导体本身的自感系数和交流的频率f决定
由电容的大小和交流的频率决定
电能的转化与做功
电流通过电阻做功，电能转化为内能
电能和磁场能往复转化
电流的能与电场能往复转化
【合作探究】
一、电感对交变电流的影响
【例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′>I B．I′C．I′＝I D．无法比较
【例2】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．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
二、交变电流“通过”电容器
【例3】 对交流电通过电容器的理解正确的是( )
A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体
B．交变电流定向移动的电荷通过电容器两板间的绝缘介质
C．交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器
D．交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外)
三、电容、电感在电路中的综合应用
【例4】 如图3所示，从AO输入的信号中，有直流电和交流电两种成分．
(1)现在要求信号到达BO两端只有交流电，没有直流电，需要在AB端接一个什么元件？该元件的作用是什么？
(2)若要求信号到达BO端只有直流电而没有交流电，则应在AB端接入一个什么元件？该元件的作用是什么？
【当堂检测】
1. 如图1所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是 （ ）
A．把电介质插入电容器，灯泡变亮
B．增大电容器两极板间的距离，灯泡变亮
C．减小电容器两极板间的正对面积，灯泡变暗
D．使交变电流频率减小，灯泡变暗
2.如图2所示，把电阻R，电感线圈L，电容C并联，接到一个交流电源上，三个电流表示数相同，若保持电源电压大小不变，而将电源频率增大，则三个电流表示数I1、I2、I3的关系是( )
A、I1=I2=I3 B、I1>I2>I3
C、I2>I1>I3 D、I3>I1>I2
3.如图3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的直流电阻不为零)( )
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的直流成分比通过R的直流成分要大
4．如图5－3－8所示，交流电源的电压为220 V，频率f＝50 Hz，三只灯L1、L2、L3的亮度相同，线圈L无直流电阻，若将交流电源的频率变为f＝100 Hz，则( )
A．L1灯比原来亮
B．L2灯比原来亮
C．L3灯和原来一样亮
D．L3灯比原来亮
5.如图5所示，L1、L2和L3是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，L3与一个定值电阻R串联．当a、b间接电压有效值为U、频率为f的正弦交流电源时，三只灯泡的亮度相同．现将a、b间接另一正弦交流电源时，发现灯泡L1变亮、L2变暗、L3亮度不变．由此可知，另一正弦交流电源可能是( )
A．电压有效值仍为U，而频率大于f
B．电压有效值大于U，而频率大于f
C．电压有效值仍为U，而频率小于f
D．电压有效值小于U，而频率大于f
6．如图7所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交变电源的频率减小时( )
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
7．如图8所示，两位同学利用图示装置做实验，第一位同学使ab在导轨上匀速运动，第二位同学使ab在导轨上做变速运动，但两位同学对ab杆做的功一样多，第一位同学的方法使小灯泡消耗电能为W1，第二位同学的方法使小灯泡消耗的电能为W2，它们相比较( )
A．W1＝W2 B．W1>W2
C．W18．如图9所示的电路中，当a、b端加直流电压时，L1灯发光，L2灯不亮，当加同样电压的交流电源时，L1发光但较暗，L2灯发光较亮，则以下各项正确的是( )
A．A中接的是电感线圈，B中接的是电容器
B．A中接的是电容器，B中接的是电感线圈
C．A中是电阻，B中接的是电容器
D．若加的交流电频率增大，电压不变，则L1灯变得更暗，L2灯变得更亮
5.3电感和电容对交变电流的影响
一．教学设计
根据电磁感应的知识，学生不难理解感抗的概念和影响感抗大小的因素．教学中要注意适当复习或回忆已学过的有关知识，让学生自然地得出结论．这样既有利于理解新知识，又可以培养学生的能力，使学生学会如何把知识联系起来，形成知识结构，进而独立地获取新知识．对交变电流可以"通过"电容器的道理，课本用了一个形象的模拟图，结合电容器充、放电的过程加以说明，使学生有所了解即可．对于容抗的概念和影响容抗大小的因素，课本是直接给出的，让学生知道就可以了，不要作更深的讨论．
二．教学目标
1．知识与技能
（1）理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。
（2）知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关。
（3）知道交变电流能通过电容器.知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用。
（4）知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的大小.知道容抗与哪些因素有关。
2．过程与方法
（1）培养学生独立思考的思维习惯。
（2）培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯。
3．情感、态度与价值观
培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯。
三．教学重点、难点
1．重点（1）电感、电容对交变电流的阻碍作用。（2）感抗、容抗的物理意义。
2．难点（1）感抗的概念及影响感抗大小的因素。（2）容抗概念及影响容抗大小的因素。
四．教学方法：实验法、阅读法、讲解法。
教具：双刀双掷开关、学生用低压交直流电源、灯泡（6 V、0.3 A）、线圈（用变压器的副线圈）、电容器（“103 μF、15 V”与“200 μF、15 V”）2个、两个扼流圈
五．教学过程
1．引入新课
在直流电路中，影响电流跟电压关系的只有电阻。在交变电流路中，影响电流跟电压关系的，除了电阻外，还有电感和电容。电阻器、电感器、电容器是交变电流路中三种基本元件。这节课我们学习电感、电容对交变电流的影响。
2．进行新课
（1）电感对交变电流的阻碍作用
［演示］电阻、电感对交、直流的影响。实验电路如下图甲、乙所示：
演示甲图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度
灯的亮度相同。说明电阻对交流和直流的阻碍作用相同。
演示乙图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度
电键接到直流上，亮度不变；接到交流上时，灯泡亮度变暗。说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同。
线圈对直流电的阻碍作用只是电阻；而对交变电流的阻碍作用除了电阻之外，还有电感.为什么会产生这种现象呢？
由电磁感应的知识可知，当线圈中通过交变电流时，产生自感电动势，阻碍电流的变化。
电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗来表示。感抗的大小与哪些因素有关？请同学们阅读教材后回答。
感抗决定于线圈的自感系数和交变电流的频率。线圈的自感系数越大，自感作用就越大，感抗就越大；交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越大，感抗越大。
线圈在电子技术中有广泛应用，有两种扼流圈就是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的。出示扼流圈，并介绍其构造和作用。
①低频扼流圈
构造：线圈绕在闭合铁芯上，匝数多，自感系数很大。
作用：对低频交变电流有很大的阻碍作用。即“通直流、阻交流”。
②高频扼流圈
构造：线圈绕在铁氧体芯上，线圈匝数少，自感系数小。
作用：对低频交变电流阻碍小，对高频交变电流阻碍大。即“通低频、阻高频”。
（2）交变电流能够通过电容器
［演示］电容对交、直流的影响。实验电路如图所示：
开关S分别接到直流电源和交变电流源上，观察现象
接通直流电源，灯泡不亮；接通交变电流源，灯泡亮了。说明
了直流电不能够通过电容器，交变电流能够“通过”电容器。
电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交变电流能够通过呢？
用CAI课件展示电容器接到交变电流源上，充、放电的动态
过程。强调自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，只是当电源电压升高时电容器充电，电荷向电容器的极板上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，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。
（3）电容器对交变电流的阻碍作用
［演示］电容器对交变电流的影响
将刚才实验电路中“1000 μF，15 V”的电容器去掉，观察灯泡的亮度，说明了什么道理？
灯泡的亮度变亮了。说明电容器对交变电流也有阻碍作用。
的确是这样。物理上用容抗来表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。容抗跟哪些因素有关呢？请同学们阅读教材后回答。
容抗决定于电容器电容的大小和交变电流的频率.电容越大，在同样电压下电容器容纳电荷越多，因此充放电的电流越大，容抗就越小；交变电流的频率越高，充放电进行得越快，充放电电流越大，容抗越小.即电容器的电容越大，交变电流频率越高，容抗越小。电容器具有“通交流、隔直流”“通高频、阻低频”的特点。
介绍电感、电容的广泛存在。
3．小结：本节课主要学习了以下几个问题：
（1）由于电感线圈中通过交变电流时产生自感电动势，阻碍电流变化，对交变电流有阻碍作用.电感对交变电流阻碍作用大小用感抗来表示.线圈自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大，即线圈有“通直流、阻交流”或“通低频，阻高频”特征.
（2）交变电流“通过”电容器过程，就是电容器充放电过程.由于电容器极板上积累电荷反抗自由电荷做定向移动，电容器对交变电流有阻碍作用.用容抗表示阻碍作用的大小.电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小.故电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”特征。
4．实例探究
电感对交变电流的影响
(1)如图所示电路中，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=220sin10πt V。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
电感和电容对交变电流的影响
(2)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。
知识总结与迁移：
1．知识总结
（1）在直流电路中，只有_______对电流起阻碍作用．在交流电路中，对电流起阻碍作用的除了_______以外，还有_______和_______．
（2）电感对交变电流的阻碍作用：
①电感对交变电流的阻碍作用的大小，用_______表示．线圈感抗的大小由线圈的______________和交变电流的_______决定；线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越 _____．
②在电工和电子技术中使用的扼流圈，就是利用电感阻碍交变电流的作用制成的，它分为：
Ⅰ．低频扼流圈：自感系数_______，作用：____________________________．
Ⅱ．高频扼流圈：自感系数_______，作用：____________________________．
（3）电容对交变电流的阻碍作用：
①电容对交变电流的阻碍作用的大小，用_______表示．电容器的容抗大小由电容器的_______和交变电流的_______决定；电容器的电容越大，交变电流的频率越高，容抗越_____．
②电容器的对电流的阻碍作用可概括为____________________________________
2．课堂练习：
（1）在交变电路中有一个空心线圈，当把一根圆柱形铁芯穿入该线圈后，该线圈的感抗将_______．
（2）电容对交变电流的阻碍作用的大小，用容抗表示，电容器的容抗决定于： （ ）
A．电容器的电容 B．交变电流的频率 C．交流电压 D．电容器的电容和交变电流的频率
（3）低频扼流圈的作用是： （ ）
A．这种线圈的自感系数很小，对直流有很大的阻碍作用
B．这种线圈的自感系数很大，对低频交流有很大的阻碍作用
C．这种线圈的自感系数很大，对高频交流的阻碍作用比对低频交流的阻碍作用更大
D．这种线圈的自感系数很小，对高频交流的阻碍作用很大而对低频交流的阻碍作用很小
（4）若平行板电容器与灯泡串联，接在交流电源上灯泡正常发光，则： （ ）
A．若在其平行板中间放入一块玻璃，灯泡一定变亮
B．把电容器两极板间距离增大，灯泡一定变亮
C．使电容器两极板正对面积减小，灯泡一定变暗
D．使交变电流频率增加，灯泡变暗
（5）如图所示电路由交变电源供电，如果交变电流的频率越低，则（ ）
A．线圈自感系数变小 B．线圈感抗变小 C．电路中电流变大 D．电路中电流变小
（6）如图所示电路由交变电源供电，如果交变电流的频率增大，则（ ）
A．电容器上电量最大值增大 B．电容器容抗增大
C．电路中灯泡亮度变亮 D．电路中灯泡亮度变暗
（7）关于电感和电容对交变电流的影响，以下说法正确的是（ ）
A．在电工和电子技术中使用的扼流圈，就是利用电感阻碍交变电流的作用制成的
B．电感对交变电流具有阻碍的作用
C．交流电能够“通过”电容器 D．电感对交变电流没有阻碍的作用
七．作业：
1．关于电容器通过交变电流的理解，正确的是（ ）
A．有自由电荷通过电容器中的电介质
B．电容不断的充、放电，与之相连的导线中有自由电荷移动，这样就形成了电流
C．交变电压相同时，电容越大，电流越大
D．交变电压相同时，频率越高，电流越大
2．如图所示的电路，一电感线圈和一个“220V，40W”的灯泡串联，电路两端接在220V的交变电路中，如果将电感的铁芯抽去，则灯泡的发光情况是 。
3．如图所示的电路，一电容器和一个灯泡串联，接在交变电路中，灯泡恰能正常发光，若将电容器两极板间距离增大些，则灯泡的发光情况是 。
4．如图所示电路，当在a、b两端加上直流电压时，L1正常发光，L2不亮；当a、b两端加上同样电压的交变电流时，L1发光亮度变暗而L2正常发光，则A、B分别为 ， 。
5．在图所示的交流电路中，保持电源电压一定，当交变电流的频率增大时，各交流电压表的示数将
A．V1、V3增大，V2减小
B．V1不变，V2减小，V3增大
C．V1不变，V2增大，V3减小
D．V1、V2、Y3都不变
6．如图所示，如果交流电频率增大，三盏灯亮度将如何变化？为什么？
5.3 电感和电容对交变电流的影响
1．如图1所示，电键接直流上灯泡的亮度______(填大于、小于或等于)接到交流上灯泡亮度，说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同．
图1
电感对交变电流阻碍作用的大小，用__________来表示，线圈的自感系数越大，自感作用就越大，感抗就______；交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越大，感抗______，电感有______________________________的作用．
2．如图2所示，开关S接到直流电源上，观察的现象是灯泡______；接通交变电流源，观察的现象是灯泡____，说明了直流电__________电容器，交变电流能够“______”电容器．
电容对交变电流的阻碍作用的大小用______来表示，电容越大，容抗就______；交变电流的频率越高，容抗______，电容器有“________________”的作用．
图2
3．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
4．如图3所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是( )
图3
A．等于220 V B．大于220 V
C．小于220 V D．等于零
5．如图4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( )
图4
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
【概念规律练】
知识点一 电感对交变电流的阻碍作用
图5
1．如图5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＝220sin 10πt V．若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为25 Hz，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
2．一个灯泡通过一个线圈与一交流电源相连接，如图6所示．一个铁块插进线圈之后，该灯泡将( )
图6
A．变亮 B．变暗
C．对灯泡没影响 D．无法判断
知识点二 电容器对交变电流的阻碍作用
3．如图7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( )
图7
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
4．如图8所示，(a)、(b)两电路是电容器的两种不同连接方式，它们各在什么情况下采用？应该怎样选用电容器？
图8
知识点三 电阻、电感、电容器在电路中的不同特点
5．在图9所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流；L是一个25 mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R是负载电阻．下列说法正确的是
图9
A．L的作用是“通低频，阻高频”
B．C的作用是“通交流，隔直流”
C．C的作用是“通高频，阻低频”
D．通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比
6．如图10所示的电路中，A、B、C三灯亮度相同，电源为220 V,50 Hz的交流电源，以下叙述中正确的是( )
图10
A．改接220 V,100 Hz的交流电源时，A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变
B．改接220 V,100 Hz的交流电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯变亮
C．改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变
D．改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗
【方法技巧练】
电感、电容的处理技巧
7．如图11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的直流电阻不为零)( )
图11
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的直流成分比通过R的直流成分要大
图12
8．如图12所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是( )
A．等于220 V B．大于220 V
C．小于220 V D．等于零
1．对于扼流圈的以下说法，正确的是( )
A．扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的
B．低频扼流圈用来“通低频、阻高频”
C．高频扼流圈用来“通直流、阻交流”
D．高频扼流圈对低频交变电流阻碍作用较小，对高频交变电流的阻碍作用很大
2．对交流电通过电容器的理解正确的是( )
A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体
B．交变电流定向移动的电荷通过电容器两板间的绝缘介质
C．交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器
D．交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外)
3．如图13所示，平行板电容器与灯泡串联，接在交流电源上，灯泡正常发光，则( )
图13
A．把电介质插入电容器，灯泡一定变亮
B．把电容器两极板间距离增大，灯泡一定变亮
C．把电容器两极板间距离减小，灯泡一定变亮
D．使交流电频率增大，灯泡变暗
4．如图14所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交变电源的频率减小时( )
图14
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
5．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′>I B．I′C．I′＝I D．无法比较
6．在频率为f的交变电流电路中，如图15所示，当开关S依次分别接通R、C、L支路，这时通过各支路的电流有效值相等．若将交变电流的频率提高到2f，维持其他条件不变，则下列几种情况不正确的是( )
图15
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．流过R、C、L的电流有效值都不变
7．如图16甲、乙所示，从某一装置中输出的电流既有交流成分，又有直流成分，现要把交流成分输送给下一级，有关甲、乙图的说法正确的是( )
图16
A．应选用甲图电路，其中C的电容要大
B．应选用甲图电路，其中C的电容要小
C．应选用乙图电路，其中C的电容要大
D．应选用乙图电路，其中C的电容要小
8. 两个相同的灯泡L1和L2，接到如图17所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同．更换一个新的正弦交流电源后，灯L1的亮度高于灯L2的亮度，新电源的电压最大值和频率可能是( )
图17
A．最大值仍为Um，而频率大于f
B．最大值仍为Um，而频率小于f
C．最大值大于Um，而频率仍为f
D．最大值小于Um，而频率仍为f
9．如图18所示，“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动．图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b端输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器( )
图18
A．甲扬声器是高频扬声器
B．C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器
C．L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器
D．L2的作用是减少通过乙扬声器的低频电流
10．彩色电视机的电源输入端装有电源滤波器，其电路图如图19所示，主要元件是两个线圈L1、L2，它们的自感系数很大，F是保险丝，R是压敏电阻(正常情况下阻值很大，但电压超过设定值时，阻值会迅速减小，可以保护与其并联的元件)，C1、C2是电容器，S为电视机开关，某一次用户没有先关电视机(没有断开S)就拔掉电源插头，结果烧坏了图中的电路元件，可能被烧坏的元件是( )
图19
A．R B．L1或L2
C．C2 D．C1
11．在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用了如图20所示装置电路，其中代号a、b应选择的元件是( )
图20
A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流线圈
B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流线圈
C．a是电容较小的电容器，b是高频扼流线圈
D．a是电容较小的电容器，b是低频扼流线圈
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答 案
12．如图21所示，是一个判定AB之间电源性质的仪器，自感系数和电容都较大．若接通电源后只有绿灯亮，则AB之间是什么电源？若只有红灯亮或黄灯亮，AB之间电源又如何？
图21
第3节 电感和电容对交变电流的影响 答案
课前预习练
1．大于 感抗 越大 越大 通低频，通直流，阻高频
2．不亮 亮 不能通过 通过 容抗 越小 越小 隔直流，通交流
3．C [电感线圈的作用是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”，电容器的作用是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”，所以C项正确．]
4．C [电感对交变电流有阻碍作用，线圈与灯泡串联，其电压之和等于电源电压，即UL＋UR＝U，故交流电压表的示数小于220 V，C正确．]
5．AC [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．]
课堂探究练
1．C [根据所加的交流电u＝220sin 10πt V，可知ω＝10π，由ω＝2πf可得f＝5 Hz.若只将电源的频率改为f′＝25 Hz，则可知电感线圈对交变电流的阻碍作用变大，即感抗变大，电感线圈跟灯泡串联，由串联分压原理知，线圈两端电压变大，所以电压表示数变大，电流表示数变小，灯泡变暗．]
点评 电感线圈对交变电流的阻碍作用跟交变电流的频率有关：频率越高阻碍作用就越大．
2．B [加入铁芯改变了电感线圈的自感系数，自感系数增大，感抗增大，降落在电感线圈上的电压增大，降落在灯上的电压减小，所以灯变暗．]
点评 电感线圈的自感系数与线圈大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关．加入铁芯后，自感系数增大，自感系数增大，对交流的阻碍作用变大．
3．A [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；在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小；使电容器两极板间距离增大时，电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A示数减小，C、D两项均错误．故正确答案为A.]
点评 容抗由电容和交流电的频率来决定．电容越大，容抗越小，交流电的频率越高，容抗越小．
4．见解析
解析 (a)C1起隔直的作用，对下级输出的是交流，应选用电容较大的电容器．(b)C2起过滤高频的作用：若对下级输出直流，C2选用容量大的；若对下级输出低频，C2选用容量小的．
图中的C1串联在电路中，它的作用是“通交流、隔直流”，为了使交流成分都能顺利地通过，容抗必须较小，应选用电容较大的电容器．
图中的C2并联在电路中，如果输入端输入的电流中包含有高频和低频两种交流成分，该电容器的作用是“通高频、阻低频”，即对高频电流起旁路作用，而让需要的低频信号输入到下一级，一般取电容较小的电容器；如果输入的电流是直流和交流两种成分，该电容器的作用是滤去交流成分，把直流成分输入到下一极，这时要选用电容较大的电容器．
另外，选用电容器还须注意它的耐压值，以防被击穿．
点评 交流电路中常包含有直流成分和交流成分，电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”的作用．
5．ACD [L是一个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是一个电容很小的电容器，在题图所示电路中，对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗，其作用是“通高频、阻低频”，C正确；因电路中无直流电流，B错误；由于L对高频交流的阻碍作用和C对高频交流的旁路作用，使得通过R的电流中，低频交流所占的百分比远大于高频交流的百分比，D正确．]
点评 (1)电阻对交流、直流有相同的阻碍作用，交变电流频率变化时，阻碍作用不变．
(2)电感线圈通直流阻交流，通低频阻高频．
(3)电容器通交流隔直流，通高频阻低频．
6．AC [电源由“220 V,50 Hz”改为“220 V,100 Hz”时，由XL＝2πfL，XC＝可知XL变大，XC减小，A变亮，B变暗，C不变，A对，改接220 V直流电源时，电容器处于断路，A灯熄灭，C灯亮度不变，由于L对直流没有感抗，所以B灯变亮，C对．]
点评 交流电频率变大时，感抗变大，容抗变小，电阻不受影响；电感对直流的阻碍作用几乎为零，电容不通直流．
7．CD [由于线圈直流电阻不为零，所以有直流通过R，而线圈对交流有阻碍作用，因此也有交流成分通过R，B错，C正确；由于R对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过L，A错；因为一般导线的直流电阻都很小，所以通过线圈的直流要比通过R的要大，D正确．]
方法总结 当电感线圈对直流电阻很小时，在直流电路中可做为一个小电阻来理解，当电感线圈对直流电阻为零时，在直流电路中可做为一根导线来理解．
8．C [虽然交变电流能通过电容器，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．]
方法总结 电容对直流有“隔断”作用，对交流有阻碍作用，当交流电“通过”时，电容器两端也有电压．
课后巩固练
1．AD [低频扼流圈用来“通直流、阻交流”，对低频电流阻碍作用也很大，而高频扼流圈是对高频阻碍作用很大，对低频阻碍作用较小，用来“通低频，通直流，阻高频”．高频扼流圈的自感系数较小，低频扼流圈的自感系数较大．]
2．CD [电流能“通过”电容器，并非电荷真的通过电容器两板间的电介质，而是交变电流交替对电容器充放电，电容器中并未有电荷通过，但电路中有了电流，表现为交变电流通过了电容器．]
3．AC [在电容器中插入电介质或把电容器两极间距离减小，电容C增大，容抗减小，电流增加，灯泡变亮；当频率增加时，容抗减小，灯泡也变亮；把电容器两板间的距离增大，将使电容器C减小，容抗增加，灯泡将变暗．]
4．C [电容器的电容是由电容器本身的特性所决定的，与外加的交变电源的频率无关，故选项A和B是错误的，当交变电源的频率减小时，电容器充放电的速度减慢，电容器的容抗增大，电流减小，电灯变暗，故C对，D错．]
5．B [当交变电流通过长直导线时，对交变电流的阻碍作用相当于一个电阻器，当导线绕成线圈后，就成了一个电感器，电流除受电阻的阻碍作用外，还受到电感器的阻碍作用，电流减小．]
6．D [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，通过电容器的电流有效值变大．]
7．C [电容器在电路中要起到“隔直流、通交流”的作用，应选乙图电路．要使交流成分都顺利通过电容器而输送到下一级，则电容器的容抗要小，容抗与电容成反比，故C的电容要大．]
8．A [电压最大值不变，则其有效值也不变，当频率变大时，容抗变小，感抗变大，故L1变亮，L2变暗，即灯L1的亮度高于灯L2的亮度，A项正确，B项错误；若最大值大于Um，频率不变，容抗、感抗均不变，故L1、L2的亮度都增大，但亮度相同，C项错误，同理知D项错误．]
9．BD [这是一个实际应用问题，考查对电感、电容在高频、低频同时存在的电路中的综合作用．只要抓住基础知识点，就可进行综合分析．电路中的电感和电容作用可以简单概括为：电感——通直流，阻交流，通低频，阻高频；电容——通交流，隔直流，通高频，阻低频．]
10．BC [由于L1和L2的自感作用，R，C2，L2，L1所构成的闭合回路中产生较大的电流，C2，L1，L2可能烧坏，而C1与R元件并联，由于R的保护C1不会烧坏，选B、C.]
11．C [电容器具有通高频、阻低频的作用，这样的电容器电容应较小．电感线圈在该电路中要求做到通低频、阻高频，所以它是一个高频扼流圈(自感系数较小的电感线圈)．]
12．绿灯亮AB间接交流；红灯亮AB间接直流且A端为正极，黄灯亮AB间接直流且B端为正极．
解析 由于电容器C具有隔直流的特性，故只有绿灯亮时AB之间必是交流电源，至于此时为什么红灯和黄灯不亮，则是由于线圈L具有阻交流的作用．当AB之间接入直流电时，绿灯不亮是显见的，此时红灯亮还是黄灯亮，则必须考虑二极管D1和D2的单向导电性．故AB间接交变电流时，绿灯亮；AB间接直流电且A端是正极时红灯亮；AB间接直流电且B端是正极时黄灯亮．
课件39张PPT。在直流电路中，灯泡和电容器串联，灯泡不会亮；在交流电路中，灯泡和电容器串联(如图所示)，灯泡会亮吗？1．实验表明，电感对交变电流有阻碍作用
电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示．线圈的__________越大，交变电流的____越高，阻碍作用越大，感抗也越大．
低频扼流圈的自感系数很大，它有“__________”的作用；高频扼流圈的自感系数较小，它有“______________”的作用．2．电容对交变电流的阻碍作用
(1)通过实验可以看到交变电流能够通过电容器，其实自由电荷并未通过极板间的绝缘介质，只是在交变电压的作用下，电容器交替进行________，电路中就有了电流．
(2)容抗：表示电容对交流的阻碍作用的大小．______越大，交流的________越高，电容器对交流的阻碍作用越小，容抗也越小．
(3)电容在电路中的作用是：“_______________”．答案：1.自感系数；频率；通直流、阻交流；通低频、阻高频
2．(1)充、放电(2)电容；频率；(3)通交流、隔直流；通高频、阻低频．
(1)实验演示
如图所示，电感线圈与灯泡串联后可以分别接直流电源或有效值与直流电源相同的交流电源．(2)实验现象
接通直流电源时，灯泡亮些，接通交流电源时，灯泡变暗．
(3)实验结论
电感线圈对交变电流有阻碍作用．
(4)实验现象的本质
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．(5)电感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，对交变电流的阻碍作用越大，感抗就越大．
①若用XL表示感抗，L表示线圈自感系数，用f表示交变电流频率则有XL＝2πfL.对于感抗的公式：XL＝2πfL，只要求作定性的解释，不要求作定量的计算．
②感抗的单位是欧姆，在交变电路中类似于一个电阻．③电感线圈在电路中的作用有
A．通直流，阻交流．
B．通低频，阻高频．
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，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．无法判断答案：B
解析：在线圈内由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(电惰性)，使线圈产生了感抗．加入铁芯改变了电感的自感系数，自感系数增大，感抗增大，故答案为B.
(1)实验演示及现象
如图所示，将白炽灯泡和电容器串联在电路里面．接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源，灯泡亮．说明交变电流能够“通过”电容器．(2)实验现象的本质
①直流电不能通过电容器是因为电容器的两个极板间是绝缘的．
②交变电流加到电容器上后，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，原来极板上聚集的电荷又放出，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，好像是交变电流“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.
(1)容抗
①表示电容对交变电流阻碍作用的大小．
②大小由电容器的电容和交变电流的频率决定，电容越大，交变电流的频率越高，容抗越小．若用XC表示容抗，C表示电容器的电容,f表示交变电流的频率，则有XC
对于容抗的公式，只要求作定性的解释，不要求作定量的计算．
③容抗的单位是欧姆，在交变电路中类似于一个电阻．④容抗在电路中的作用有
A．通交流，隔直流
B．通高频，阻低频
如图所示，平行板电容器与灯泡串联，接在交流电源上，灯泡正常发光，则 ( )
A．把电介质插入电容器，灯泡将变亮
B．把电容器两极板距离增大，灯泡将变亮
C．使电容器两极板正对面积减小，灯泡将变暗
D．使交流电频率增加，灯泡变暗
答案：AC
特别提醒：
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.
在图所示电路中，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
若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100Hz，下列说法正确的是 ( )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
灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率P＝I2R减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误．
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：BC
点评：①电感在交流电路中有类似于直流电路中的“电阻”的作用，这种阻碍作用不是保持不变的，它的大小与交流电的频率有关，频率变化，阻碍作用相应变化，做题时应注意．
②直流电路中的有关公式、规律在交流电路中同样适用．
如图所示的两个电路，L为纯电感线圈，当电键闭合时，观察到的现象有何不同？(电路中两灯泡L1、L2相同)．若E1、E2是交流电源时将观察到什么现象？答案：加恒定电流时，L1立即变亮，L2缓慢变亮，最后亮度相同．加交变电流时，L1亮度大于L2亮度.
如图所示的电路，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，可行的办法是 ( )
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：本题考查电容对交变电流的阻碍作用．本题的关键是理解容抗与交变电流的频率和电容器的电容都成反比．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；在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，使电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A示数减小，C、D两项错误，故正确答案为A.
答案：A点评：容抗与交变电流的频率和电容器电容成反比，在交变电路中相当于一个电阻．
在如图所示电路中，交变电源是有效值为220V的电源，C是电容器，R是电阻，关于交流电压表的示数，下列说法中正确的是 ( )A．等于220V B．大于220V
C．小于220V D．等于零
答案：C
解析：虽然交变电流能通过电容器，但对交流有阻碍作用，电容器的容抗与电阻串联，根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压，而电压表测的是电阻两端的电压，故选项C正确.
如图所示，从ab端输入的交流含有高频与低频成分，为了使R上尽可能少的含有高频成分，采用图示电路，其L的作用是__________________________，C的作用是__________________．解析：因为L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特点，使绝大部分高频成分从C流过，因此，C在此叫做高频旁路电容．
点评：电容器阻碍作用的特点为“通交流，隔直流”而不是“通交流，阻直流”，因为电容器在直流电路中相当于断路，是将直流电流“隔断”而不是让直流电流通过．
(2010·哈师大附中高二检测)如图所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯1变亮，灯2变暗，灯3不变，则M、N、L中所接元件可能是 ( )A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈
B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻
C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻
D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器
答案：C
解析：当交变电流的频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，由灯1变亮，灯2变暗可知M为电容器，N为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故L为电阻，C正确．
