3.3 交流电路中的电容和电感 课件 (5)

课件30张PPT。3.3 交流电路中的电容和电感一、电容、电感对直流和交流的影响
1．电阻器
对直流和交流的影响是 的。
2．电容器
不能让 通过却能让 通过，但对交流有一定的阻碍作用。
3．电感器
既能让直流通过也能让 通过，但对交流有一定的阻碍作用。相同直流交流交流 1．交变电流“通过”电容器的本质
把交流电源接到电容器两个极板上后，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，原来聚集在极板上的电荷又放出，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，好像是交流电“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。 [名师点睛]
当电容器与直流电源的两极相连接时，接通的瞬间因电容器充电产生瞬时电流。充电完毕后，电容器两极板间电压与电源两极间电压相等，电路中没有电流，但是当电容器与交流电源相连时，由于交流电压不断变化，所以对电容器不断充电、放电，形成充、放电电流。 1．如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交流电源的频率增加时 (　　)
A．电容器的电容增加
B．电容器电容减小
C．电灯变暗
D．电灯变亮[审题指导]　解答本题时应把握以下两点：
(1)电容与交流电的频率无关；
(2)容抗与交流电的频率有关。 [解析]　电容器的电容是由电容器本身的特性所决定的，与外加的交流电源的频率无关，选项A和B是错误的。当交流电源的频率增加时，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。
[答案]　D 电容器对交流电的阻碍作用大小(容抗)与电容大小和交流电频率都有关。电容越大，容抗越小，频率越高，容抗越小。 1．电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质
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。因此，感抗的产生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．感抗
电感线圈对电流的阻碍作用。感抗用“XL”表示，
XL＝2πfL。其中f是交流电的频率，L是线圈的自感系数。
3．感抗与电感的关系
电感线圈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，感抗就越大，对交变电流的阻碍作用也就
越大。 4．线圈(扼流圈)的分类
根据不同线圈对交流电的阻碍作用不同分类：
(1)低频扼流圈：
①构造：闭合铁芯、绕在铁芯上的线圈。
②特点：匝数多、自感系数L大、电阻很小。它对低频交流会产生很大的阻碍作用，而对直流的阻碍作用则较小，故低频扼流圈的作用为“阻交流、通直流”。 (2)高频扼流圈：
①构造：它的线圈有的是绕在圆柱形的铁氧体芯上或空心。
②特点：匝数少，自感系数L小。它只对频率很高的交流产生很大的阻碍作用，而对低频交流的阻碍作用较小，故高频扼流圈的作用为“阻高频、通低频”。 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
[思路点拨]　当交变电流通过线圈时，线圈中就要产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍电流的变化，这种阻碍作用与交变电流的频率有关，频率越高，阻碍作用越大。 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错误。
[答案]　C 电感线圈在电路中对交变电流的阻碍作用的强弱是用感抗来表示的。感抗的大小由线圈的自感系数L和交变电流的频率f共同决定，自感系数L越大，感抗越大，交变电流的频率f越大，感抗也越大。二、容抗、感抗及其应用
1．容抗、感抗的比较阻碍作用阻碍作用频率自感系数直流低频交流高频 2．电容器、电感器的分类
按对交变电流的作用电容分为隔直电容器、 ；扼流圈分为低频扼流圈、
扼流圈。高频旁路电容器高频 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。图3－3－5 3. 在频率为f的交流电路中，如图3－3－5所示，把开关S依次分别接通R、C、L所在支路，这时通过各支路的电流的有效值相等。若将交变电流的频率提高到2f，维持其他条件不变，则下列几种情况中不正确的是 (　　)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．通过R、C、L的电流有效值都不变 [解析]　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的有效值变小；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量一定，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的有效值变大。故正确答案为D。
[答案]　D 电阻对电流的阻碍作用与频率无关，而电容器和电感器对电流的阻碍作用与频率有关。[夯基础]
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′＜I
C．I′＝I D．无法比较解析：长直导线的自感系数很小，其对交变电流的阻碍作用可以看做是纯电阻，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，对交变电流的阻碍作用不但有电阻，而且有线圈的阻碍作用(感抗)。阻碍作用增大，电流减小。答案为B。2．如图所示，闭合开关灯泡________，在交流电
有效值不变的条件下，要使灯泡亮度增加，可采取的措施_____________________、____________________。答案：亮　使交流电频率增加　增大电容器的电容图如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。解析：当含有多种成分的电流输入到C1两端时，由于C1具有“通交流、隔直流”的功能，电流中的交流成分被衰减；而线圈L有“通直流、阻交流”的功能，直流成分电流顺利通过L，一小部分交流通过L；到达C2两端时，由于C2具有“通交流、隔直流”的功能，C2进一步滤除电流中残余的交流成分， 这样在输出端得到较稳定的直流电。 (1)当交流电“通过”电容器时，电容器不断充、放电，使电容器两极形成跟原电压相反的电压，从而阻碍电流形成容抗。频率越高，电容越大，容抗越小。
(2)电容器在电路中的常见作用：
①隔直电容器——隔直流、通交流。
②高频旁路电容器——阻低频、通高频。 (3)电感对交变电流的阻碍作用称为感抗，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大。
(4)常见电感器：
①低频扼流圈——阻交流、通直流。
②高频扼流圈——阻高频、通低频。