3.3 交流电路中的电容和电感 课件 (1)

课件36张PPT。第3节　交流电路中的电容和电感目标导航
1.了解电感对交变电流有阻碍作用．(重点)
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．知道电容器对交变电流有阻碍作用．(重点)
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.一、电容、电感对直流和交流的影响
实验电路如图所示，将双刀双掷开关S分别接到电压相等的直流电源和交流电源上，观察灯泡的亮暗(三灯泡相同)．实验现象实验表明，电阻器对直流和交流的影响是________；电容器不能让______通过却能让_____通过，但对交流有一定的_________；_______既能让直流通过也能让交流通过，但对交流有一定的_____作用．相同的直流交流阻碍作用电感器阻碍想一想
1．电容器“通交流”的演示中，电流真的流过电容器了吗？
提示：没有，电容器在交变电压作用下反复进行充电、放电，电路中有持续的交变电流，好像电流通过了电容器．二、电容器的容抗及其应用
1.容抗：电容器对交流的______作用．
2.影响容抗的因素：电容器的________和交变电流的_____，电容量______，交变电流的频率______，容抗越小．
3.实际应用：
隔直电容器——________________．
高频旁路电容器——________________．阻碍电容量频率越大越高隔直流，通交流阻低频，通高频想一想
2．隔直电容器与高频旁路电容器中，哪一个的电容量大些？
提示：隔直电容器的容抗要尽可能小，高频旁路电容器的容抗要大一些，因此，隔直电容器电容大,高频旁路电容器电容应小一些.三、电感器的感抗及其应用
1.感抗：电感对交流的______作用．
2.影响感抗的因素：
电感器的自感系数_______、交变电流的频率______，感抗越大．
3.实际应用：
低频扼流圈——_________________．
高频扼流圈——_________________．阻碍越大越高阻交流，通直流阻高频，通低频想一想
3．低频扼流圈与高频扼流圈的自感系数相同吗？
提示：不相同．低频扼流圈感抗大，自感系数大；高频扼流圈感抗小，自感系数小．要点一　电感、电容对交变电流作用的分析
学案导引
1.电感器对直流与交流都会产生感抗吗？
2.交变电流真能通过电容器吗？电容器对交变电流的阻碍作用是怎样产生的？1.电感对交变电流的阻碍作用
交变电流通过线圈时,由于电流时刻在变化,线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的变化,就形成了对交变电流的阻碍作用,因此，感抗的实质是由线圈的自感现象引起的．直流电通过线圈时，电流的大小、方向都不变，线圈中不产生自感电动势，也就没有感抗．2.交变电流能够“通过”电容器
当电容器接到交流电源上时，由于两极板间的电压变化，电压升高时，电容器极板上的电荷量增加，形成充电电流，电压降低时，电容器极板上的电荷量减少,形成放电电流,充放电交替进行，电路中就好像交变电流“通过”了电容器，实际上，自由电荷并没有通过两极板间的绝缘介质．3.电容对交变电流的阻碍作用
当交变电流“通过”电容器时，给电容器充电或放电，形成充电或放电电流，在形成电流的过程中，对自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向移动的时候，电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个方向做定向移动，也就是说在给电容器充电或放电过程中，在电容器两极形成跟原电压相反的电压,这就对电流产生了阻碍作用． 如图所示电路中，a、b两端连接的交流电源既含有高频交流，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．下列说法中不正确的是(　　)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
【思路点拨】　根据电容器，电感器对交变电流影响的特点分析．【精讲精析】　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”，选项A正确．C是一个电容很小的电容器,在题图电路中,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”，选项C正确；因电路中无直流电流，选项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所占的百分比，选项D正确．
【答案】　B变式训练
1.直流电源的电压与交流电源电压的有效值相同，自感线圈的直流电阻不计，则灯泡发光最亮的图是(　　)解析：选D.电容C、电感L都对交流电有阻碍作用，故A、B两图中灯不是最亮的；C图中灯被短路,不亮；D图中电容C有隔直流作用.所以D中灯泡最亮．要点二　电阻、感抗、容抗的比较
学案导引
1.产生电阻、感抗、容抗的实质相同吗？
2.三种阻碍作用都是电能转化为内能吗？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反复转化,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．三种阻碍，其本质不同，特点不同． (2012·东北师大附中高二期末)如图所示,电路中完全相同的三只灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220 V、50 Hz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，将交变电流的频率提高到60 Hz,则发生的现象是(　　)A．三灯亮度不变
B．三灯均变亮
C．L1不变、L2变暗、L3变亮
D．L1不变、L2变亮、L3变暗
【思路点拨】　电阻对交流电的阻碍作用与交流电的频率无关；交流电的频率越大，电感器对交流电的阻碍越大，电容器对交流电的阻碍越小．【精讲精析】　当交变电流的频率增大时，线圈对交变电流的阻碍作用增大，通过灯泡L2的电流将因此而减小，所以灯泡L2的亮度将变暗；而电容对交变电流的阻碍作用则随交变电流频率的增大而减小，即流过灯泡L3的电流增大，所以灯泡L3将变亮．由于电阻的大小与交变电流的频率无关，流过灯泡L1的电流不变，因此其亮度也不变,因此C正确.
【答案】　C变式训练
2.如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发
出微弱的光，乙灯能正常
发光，则下列判断正确的是(　　)A．与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈
B．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器
C．与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器
D．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管解析：选B.由a、b接直流时的现象可知,元件x“通直流”，元件y“隔直流”；由a、b接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”；根据电容器和电感线圈的特点，元件x是电感线圈，元件y是电容器，故B正确．电容器与电感器在电路中的应用
[经典案例]　(8分)“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，试分析甲、乙两个扬声器中，哪一个是低音扬声器，哪一个是高音扬声器？【审题指导】　求解本题时应注意分析清楚电感器、电容器在电路中所起的作用．【解题样板】　甲扬声器中，L1串联在电路中，对高频电流的阻碍作用很大，对低频电流阻碍作用较小；(2分)
C1并联在电路中，对高频电流的阻碍作用小,可以给高频电流提供通路，使低频电流通过扬声器传出，所以甲为低音扬声器．(2分)乙扬声器中，C2串联在电路中，对低频电流的阻碍作用很大,对高频电流阻碍作用很小;
(2分)
L2并联在电路中，对低频电流的阻碍作用小,可以给低频电流提供通路，使高频电流通过扬声器传出，所以乙为高音扬声器．(2分)
【答案】　见解题样板电风扇的调速原理
如图所示是一种电风扇调整器的内部结构．在一个日字形的铁芯上绕了数百匝线圈，每隔数十匝就有一个抽头，分别接在触点2～5上．从图中可以看出，在调整旋钮转到触点0时，电路断开，风扇不转；当调整旋钮转到触点1时，电流不经过线圈，直接将风扇与电源接通，风扇的转速最大；当调整旋钮转到触点5时，电流经过的线圈匝数最多，感抗最大，风扇的转速最小．