☆大庆英杰物理工作室☆2015-2016高二同步辅导资料
第五章 第三节 电感和电容对交变电流的影响
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阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关。21世纪教育网版权所有
理论知识一 电感对交变电流的作用
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。
引导学生得出结论：接交流的电路中电流小，间接表明电感对交流有阻碍作用。
为什么电感对交流有阻碍作用？
引导学生解释原因：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。
实验和理论分析都表明：线圈的自感系数越大、交流的频率越高，线圈对交流的阻碍作用就越大。
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，得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。
理论知识一 交变电流能够通过电容
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：直流不能通过电容器．交流能通过交流电。
引导学生分析原因：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两极间的绝缘介质，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。
学生思考：
使用220V交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时候用手触摸外壳仍会感到“麻手”，用试电笔测试时，氖管发光，这是什么？21教育网
原因：与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电流能够通过这个“电容器”．虽然这一点“漏电”一般不会造成人身危险，只是为了在机身和外壳间真的发生漏电时确保安全，电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地．www.21-cn-jy.com
3、电容不仅存在于成形的电容器中，也存在于电路的导线、无件、机壳间．有时候这种电容的影响是很大的，当交变电流的频率很高时更是这样．同样，感也不仅存在于线圈中，长距离输电线的电感和电容都很大，它们造成的电压损失常常比电阻造成的还要大．2·1·c·n·j·y
【例1】 试比较电阻、电感和电容在交流电路中的作用有何不同？
【例2】 如图所示为一低通滤波电路．已知电源电压包含的电流直流成分是240V，此外还含有一些低频的交流成分。为了在输出电压中尽量减小低频交流成分，试说明电路中电容器的作用。【来源：21cnj*y.co*m】
【例3】 如图所示为一高通滤波电路，已知电源电压中既含有高频的交流成分，还含有直流成分。为了在输出电压中保留高频交流成分，去掉直流成分，试说明电路中电容器的作用。【出处：21教育名师】
★★ 感抗的应用
【例4】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( )21·cn·jy·com
A．I'>I B．I'★★ 容抗的应用
【例5】 如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交变电源的频率增大时( )
A．电容器电容增大 B．电容器电容减小
C．电灯变暗 D．电灯变亮
★★ 电感和电容在交流电中的综合作用
【例6】 如图所示，线圈L的自感系统和电容器的电容C都很小(如L=100 μH,C=100 pF)，此电路的主要作用是( )21·世纪*教育网
A．阻直流通交流，输出交流电
B．阻交流通直流，输出直流电
C．阻低频通高频,输出高频交流电
D．阻高频通低频,输出低频交流电和直流电
1．如图所示电路，线圈导线的电阻可忽略不计，那么当输入电压具有直流和交流两种成分时，电阻R两端和线圈两端的电压成分分别是：（ ）
A．直流和交流，交流 B．交流，交流
C．直流和交流，直流和交流 D．直流，直流
2．(多选)图所示电路中的电容器称为高频旁路电容，下列说法正确的是（ ）
A．电容器的电容很大
B．电容器的电容很小
C．对高频而言，电容器的容抗很大
D．对低频而言，电容器的容抗很大
3．在图所示电路中，电阻R、电感线圈L、电容器C并联接在某一交流电源上，三个相同的交流电流表的示数相同。若保持电源的电压不变，而将其频率增大，则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是：（ ）【来源：21·世纪·教育·网】
A．I1=I2=I3 B．I1＞I2＞I3
C．I1＞I2＞I3 D．I3＞I1＞I2
4．如图所示，开关S与直流恒定电源接通时，L1、L2两灯泡的亮度相同，若将S与交变电源接通： （ ）www-2-1-cnjy-com
A．L1、L2两灯泡亮度仍相同
B．L1比L2更亮些
C．L1比L2更暗些
D．交变电源电压的有效值与直流电压相同，两灯与原来一样亮
5．(多选)如图所示电路由交变电源供电，如果交变电流的频率降低，则：（ ）
A．线圈自感系数变小
B．线圈感抗变小
C．电路中电流增大
D．电路中电流变小
6．如图所示电路，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
7．有两个电容分别为C1=5μF,C2=3μF两电容器，分别加在峰值一定的交流电源上，比较下列哪种情况通过电容器的电流强度最大：（ ）
A．在C1上加f=50 Hz的交变电流
B．在C2上加f=50 Hz的交变电流
C．在C1上加f=60 Hz的交变电流
D．在C2上加f=60 Hz的交变电流
8．感抗描述电感线圈对交变电流的 大小。感抗的大小与两个因素有关：线圈的 越大，交变电流的 越高，则感抗越大。2-1-c-n-j-y
9．容抗描述电容器对交变电流的
大小。容抗的大小与两个因素有关，电容器的 越大，交变电流的 越高，则容抗越小。 21*cnjy*com
10．使用220V交变电流源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时候用手触摸外壳仍会感到“麻手”，用试电笔测试时，氖管发光，这是为什么？21cnjy.com
11．下面的电路图是电子技术中的常用电路．a、b是电路的输入端，其中输入的高频电流用“”表示，低频电流用“～”表示，直流电流用“—”表示．负载电阻R中通过的电流有以下说明：
①图甲中R通过的是低频电流
②图乙中R通过的是高频电流
③图乙中R通过的是低频电流
④图丙中R通过的是直流电流
⑤图丁中R通过的是高频电流
其中正确的是（ ）
A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．①③④
12．在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成份，又有低频成份，经放大后送到下一级，需要把低频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，我们可以采用如图所示电路，其中a、b应选择的元件是（ ）
A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈
B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈
C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈
D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈
13．看图所示的电路后回答：
(1) 输出信号与输入信号有什么区别？
输入信号中有高频成份，输出信号中无高频成份。
(2) 试说明电路中L、C1、C2三个元件的作用。
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第五章 第三节 电感和电容对交变电流的影响
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阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关。21cnjy.com
理论知识一 电感对交变电流的作用
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。
引导学生得出结论：接交流的电路中电流小，间接表明电感对交流有阻碍作用。
为什么电感对交流有阻碍作用？
引导学生解释原因：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。
实验和理论分析都表明：线圈的自感系数越大、交流的频率越高，线圈对交流的阻碍作用就越大。
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，得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。
理论知识一 交变电流能够通过电容
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：直流不能通过电容器．交流能通过交流电。
引导学生分析原因：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两极间的绝缘介质，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。
学生思考：
使用220V交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时候用手触摸外壳仍会感到“麻手”，用试电笔测试时，氖管发光，这是什么？www.21-cn-jy.com
原因：与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电流能够通过这个“电容器”．虽然这一点“漏电”一般不会造成人身危险，只是为了在机身和外壳间真的发生漏电时确保安全，电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地．2·1·c·n·j·y
3、电容不仅存在于成形的电容器中，也存在于电路的导线、无件、机壳间．有时候这种电容的影响是很大的，当交变电流的频率很高时更是这样．同样，感也不仅存在于线圈中，长距离输电线的电感和电容都很大，它们造成的电压损失常常比电阻造成的还要大．【来源：21·世纪·教育·网】
【例1】 试比较电阻、电感和电容在交流电路中的作用有何不同？
【答案】 电阻、电感和电容在交流电路中对交变电流都有阻碍作用，统称为阻抗．
电阻器在交流电路中阻抗的大小就是电阻值R，它与交流的频率无关．
电感器在交流电路中阻抗的大小称为感抗，它与电感器的自感系数、交流的频率均成正比．自感系数越大、交流频率越高，感抗也越大．
电容器在交流电路中阻抗的大小称为容抗，它与电容器的电容、交流的频率均成反比，电容越大．交流频率越高，容抗便越小．21世纪教育网版权所有
【例2】 如图所示为一低通滤波电路．已知电源电压包含的电流直流成分是240V，此外还含有一些低频的交流成分。为了在输出电压中尽量减小低频交流成分，试说明电路中电容器的作用。www-2-1-cnjy-com
【答案】电容器对恒定电流（直流成分）来说，相当于一个始终断开的开关，因此电源输出的直流成分全部降在电容器上，所以输出的电压中直流成分仍为240V．但交变电流却可以“通过”电容器，交流频率越高、电容越大，电容器的容抗就越小，在电容器上输出的电压中交流成分就越小．在本题的低通滤波电路中，为了要使电容器上输出的电压中，能将低频的交流成分滤掉，不输出到下一级电路中，就应取电容较大的电容器，实际应用中，取C＞500μF．
【例3】 如图所示为一高通滤波电路，已知电源电压中既含有高频的交流成分，还含有直流成分。为了在输出电压中保留高频交流成分，去掉直流成分，试说明电路中电容器的作用。【版权所有：21教育】
【答案】电容器串联在电路中，能挡住电源中的直流成分，不使通过，相当于断路．但能让交流成分通过，交流频率越高、电容越大，容抗越小，交流成分越容易通过．因此在电阻R上只有交流成分的电压降．如果再使电阻比容抗大得多，就可在电阻上得到较大的高频电压信号输出．21*cnjy*com
★★ 感抗的应用
【例4】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( )21教育网
A．I'>I B．I'【解析】交变电流通过线圈时,电流时刻都在变化,自感现象不断发生.
长直导线的自感系数很小,感抗可忽略不计,其对交变电流的阻碍作用可以看作是纯电阻,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,对交变电流不但有电阻,而且有感抗,阻碍作用增大,电流减小.
【答案】B
★★ 容抗的应用
【例5】 如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交变电源的频率增大时( )
A．电容器电容增大 B．电容器电容减小
C．电灯变暗 D．电灯变亮
【解析】因交变电流频率减小时,电容器充、放电频率也减小,使回路通电电流变小,电容的容抗增大.
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,选项A和B是错误的.当交变电源的频率增大时,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.【出处：21教育名师】
【答案】D
★★ 电感和电容在交流电中的综合作用
【例6】 如图所示，线圈L的自感系统和电容器的电容C都很小(如L=100 μH,C=100 pF)，此电路的主要作用是( )
A．阻直流通交流，输出交流电
B．阻交流通直流，输出直流电
C．阻低频通高频,输出高频交流电
D．阻高频通低频,输出低频交流电和直流电
【解析】线圈的作用：“通直流，阻交流；通低频，阻高频”.电容的作用：“通交流,隔直流;通高频,阻低频”.21·cn·jy·com
因线圈L的自感系数很小,所以对低频成分的阻碍作用很小,这样直流和低频成分能顺利通过线圈,电容器C为一旁路电容,因其电容很小,对高频成分的阻碍作用很小,这样部分通过线圈的高频成分又经电容器C形成回路,最终输出的应为低频交流电和直流电,所以D正确.
【答案】D
1．如图所示电路，线圈导线的电阻可忽略不计，那么当输入电压具有直流和交流两种成分时，电阻R两端和线圈两端的电压成分分别是：（ ）
A．直流和交流，交流 B．交流，交流
C．直流和交流，直流和交流 D．直流，直流
【答案】A
2．(多选)图所示电路中的电容器称为高频旁路电容，下列说法正确的是（ ）
A．电容器的电容很大
B．电容器的电容很小
C．对高频而言，电容器的容抗很大
D．对低频而言，电容器的容抗很大
【答案】BD
3．在图所示电路中，电阻R、电感线圈L、电容器C并联接在某一交流电源上，三个相同的交流电流表的示数相同。若保持电源的电压不变，而将其频率增大，则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是：（ ） 21*cnjy*com
A．I1=I2=I3 B．I1＞I2＞I3
C．I1＞I2＞I3 D．I3＞I1＞I2
【答案】D
4．如图所示，开关S与直流恒定电源接通时，L1、L2两灯泡的亮度相同，若将S与交变电源接通： （ ）21·世纪*教育网
A．L1、L2两灯泡亮度仍相同
B．L1比L2更亮些
C．L1比L2更暗些
D．交变电源电压的有效值与直流电压相同，两灯与原来一样亮
【答案】B
5．(多选)如图所示电路由交变电源供电，如果交变电流的频率降低，则：（ ）
A．线圈自感系数变小
B．线圈感抗变小
C．电路中电流增大
D．电路中电流变小
【答案】BC
6．如图所示电路，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
【答案】C
7．有两个电容分别为C1=5μF,C2=3μF两电容器，分别加在峰值一定的交流电源上，比较下列哪种情况通过电容器的电流强度最大：（ ）
A．在C1上加f=50 Hz的交变电流
B．在C2上加f=50 Hz的交变电流
C．在C1上加f=60 Hz的交变电流
D．在C2上加f=60 Hz的交变电流
【答案】C
8．感抗描述电感线圈对交变电流的 大小。感抗的大小与两个因素有关：线圈的 越大，交变电流的 越高，则感抗越大。【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】阻碍作用 自感系数 频率
9．容抗描述电容器对交变电流的
大小。容抗的大小与两个因素有关，电容器的 越大，交变电流的 越高，则容抗越小。 21教育名师原创作品
【答案】阻碍作用 电容 频率
10．使用220V交变电流源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时候用手触摸外壳仍会感到“麻手”，用试电笔测试时，氖管发光，这是为什么？2-1-c-n-j-y
【答案】与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电流能够通过这个“电容器”。虽然这一点“漏电”一般不会造成人身危险，但是为了在机身和外壳间真的发生漏电时确保安全，电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地。
11．下面的电路图是电子技术中的常用电路．a、b是电路的输入端，其中输入的高频电流用“”表示，低频电流用“～”表示，直流电流用“—”表示．负载电阻R中通过的电流有以下说明：
①图甲中R通过的是低频电流
②图乙中R通过的是高频电流
③图乙中R通过的是低频电流
④图丙中R通过的是直流电流
⑤图丁中R通过的是高频电流
其中正确的是（ ）
A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．①③④
【答案】D
12．在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成份，又有低频成份，经放大后送到下一级，需要把低频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，我们可以采用如图所示电路，其中a、b应选择的元件是（ ）
A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈
B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈
C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈
D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈
【答案】D
13．看图所示的电路后回答：
(1) 输出信号与输入信号有什么区别？
输入信号中有高频成份，输出信号中无高频成份。
(2) 试说明电路中L、C1、C2三个元件的作用。
【答案】C1和C2的作用是通高频、阻低频；L的作用是阻高频、通低频。
