第五章 第3节
1．(2019·广东汕头达濠华侨中学、东厦中学高二上学期期末联考)下列电路，能防止高频交变电流的冲击，有效保护电器的是( C )
解析：电容器能通交流，阻直流，而对交流电也有阻碍作用，交流电频率越高，同一电容器容抗越小，所以电容器对于高频交变电流的阻碍作用小于它对低频交变电流的阻碍作用，因此不能有效保护电器，故 A错误；电阻对交流电的阻碍作用与交流电频率无关，故B、D错误；电感器对交流电有阻碍作用，交流电频率越高，同一电感器感抗越大，所以电感器对高频交变电流的阻碍作用大于对低频交变电流的阻碍作用，故C正确。
2．(多选)(2019·重庆市第一中学高二下学期月考)如图所示，线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边以角速度ω匀速转动，其线圈中感应电动势的峰值为Em，闭合回路中两只灯泡均能正常发光。则( ACD )
A．从图中位置开始计时，感应电动势瞬时表达式为e＝Emsinωt
B．增大线圈转动角速度ω时，感应电动势的峰值Em不变
C．增大电容器C两极板间的正对面积时，灯泡 A1变亮
D．抽去电感器L的铁芯时，灯泡 A2变亮
解析：图示位置即中性面，所以感应电动势的瞬时表达式为e＝Emsinωt，故A正确；感应电动势的峰值Em＝BSω，增大线圈转动角速度ω时，感应电动势的峰值Em将增大，故B错误；增大电容器C两极板间的正对面积时，电容增大，容抗减小，灯泡 A1变亮，故C错误；抽去电感器L的铁芯时，自感系数减小，感抗减小，灯泡 A2变亮，故D正确。
3．(多选)(2019·山东省昌乐二中高二月考)某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则( BD )
A．电感L1的作用是通高频 B．电容C2的作用是通高频
C．扬声器甲用于输出高频成分 D．扬声器乙用于输出高频成分
解析：电感线圈有通低频、阻高频的作用，因此 A项错误；电容器有通高频、阻低频的作用，因此B项正确；由此可以判断，扬声器甲主要用于输出低频成分，扬声器乙用于输出高频成分，C项错误，D项正确。
第五章 第3节
[练案9]
基础夯实
一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)
1．电感对交变电流的影响的以下说法中，正确的是( B )
A．电感对交变电流没有阻碍作用
B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗
C．电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数无关
D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越小
解析：电感对交流电有影响，其阻碍作用的大小和线圈的自感系数L、交流电的频率f有关，L越大，f越高，阻碍作用越大，故选项A、C、D均错误；电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗，B项正确。
2．电容对交变电流影响的下列说法中，错误的是( B )
A．交变电流能通过电容器
B．电容器具有通直流、阻交流的作用
C．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的作用
D．电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小
解析：电容器“通交流、隔直流”，但对交流电有阻碍作用，电容越大，频率越高，容抗越小，所以选项A、C、D均正确。B错误。
3．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( B )
A．I′>I B．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。
4．直流电源的电压与交流电压的有效值相同，自感线圈的直流电阻不计，则灯泡发光最亮的图是下图中的( D )
解析：电容C、电感L都对交变电流有阻碍作用，故A、B两图中灯不是最亮的；C图中灯被短路，灯泡不亮；D图中电容C有隔直流作用，所以D中灯泡最亮。
5．在频率为f的交变电流电路中，如图所示，当开关S依次分别接通R、C、L所在的支路，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，则下列几种情况正确的是( ABC )
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
解析：在频率为f的交变电流电路中，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。当交变电流的频率提高到2f时，则线圈的感抗变大，导致通过L的电流有效值变小；电容器的容抗变小，导致通过C的电流有效值变大；对于电阻来说没有变化。故ABC正确，D错误。
二、非选择题
6．如图是可调灯泡亮度的台灯电路示意图，其中电路更合理的是__乙__。
解析：乙中调节L可达到调节台灯两端电压的作用，从而调节台灯的亮度。甲图也可调节台灯的亮度，但变阻器要消耗电能，故甲图不合理。
7．如图所示，从AO输入的信号中，有直流电流和交变电流。问：
(1)现要求信号到达BO两端没有直流电压，需要在AB间接一个什么元件？该元件的作用是什么？
(2)若要求信号到达BO端只有直流电压，而没有交变电压，则应在AB间接入一个什么元件？该元件的作用是什么？
答案：(1)电容器 对直流电有隔断作用 (2)电感线圈 对交流电有阻碍作用
解析：(1)因为BO端不需要直流电，只需要交流电，根据电容器C有“通交流、隔直流”的特点，应在AB端接入一电容器C，该电容器对直流电有隔断作用，而交变电流能通过。
(2)因为BO端不需要交流电，只需要直流电，故根据电感L有“通直流，阻交流”的特点，应在AB端接入一个电感线圈，该线圈对交流电有阻碍作用，对直流电有通过作用。
能力提升
一、选择题(1～5题为单选题，6题为多选题)
1．某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分，为使放大器仅得到交流低频成分，如图所示电路中可行的是( D )
解析：信号中含有三种成分，去掉直流成分用隔直电容，还需加入另一旁路电容C，过滤交流高频成分，所以D正确。
2．如图所示的电路中，F为一交流电动机，C为平行板电容器，为使电流表 A的示数增大，可行的办法是( A )
A．使发电机F的转速增大
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．使电容器两极板间的距离增大
解析：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的示数增大， 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项错误。
3．有些电源输出的电流既有交流成分又有直流成分，而我们只需要稳定的直流，不希望其中混有太多的交流成分，这时可以采用如图所示的电路；为了尽量减小R2上的交流成分，下列正确的是( C )
A．选用电容C小的电容器，选用自感系数L大的电感器
B．选用电容C小的电容器，选用自感系数L小的电感器
C．选用电容C大的电容器，选用自感系数L大的电感器
D．选用电容C大的电容器，选用自感系数L小的电感器
解析：由电路图可知，R2支路中，电感线圈阻碍交流电，根据RL＝2π可知，L越大，对交流电阻碍越大；所以要选用自感系数L大的电感器；电容器与电阻R2并联，需要交流电通过电容器，直流通过R2，根据：RC＝可知，电容C越大，对交流的阻碍越小，若要交流电通过电容器，要选择C比较大的电容器，故ABD错误，C正确。故选C。
4．用电压表检查如图所示的电路中的故障，测量Uad＝5.0 V，Uab＝0，Ubc＝5.0 V，Ucd＝0。则电路故障可能是( D )
A．滑动变阻器R1断路 B．电容器C被击穿
C．电阻R2断路 D．电感线圈L断路
解析：当用电压表去判断电路故障时，如果电压表的两接线柱能与电源的两极接通，而与电压表两接线柱相并联的那部分电路没有完全短路，电压表就会有示数。即当电压表有示数时，电源两极与电压表两接线柱间的电路无断点。由题意Uad＝Ubc＝5.0 V可知ab、cd间为通路，A、C错误；若电容器被击穿，则Ubc将为零，B错误。故正确答案为D。
5．(2019·北京师大附中学年高二下学期期中)如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在220 V、50 Hz的交变电压两端，三只灯泡亮度相同。若接在220 V、40 Hz的交变电压两端，则( C )
A．三只灯泡亮度都不变 B．三只灯泡都将变亮
C．a亮度不变，b变亮，c变暗 D．a亮度不变，b变暗，c变亮
解析：交流电的频率由50 Hz变成40 Hz，频率变小，电阻的阻值不变，电容的容抗变大，电感的感抗减小，电压不变，故a亮度不变，b变亮，c变暗。故C正确。
6．某同学在研究电容器、电感器对恒定电流与交变电流的影响时，采用了如图所示的电路，其中L1、L2是两个完全相同的灯泡。当双刀双掷开关置于3、4时，电路与交流电源接通，稳定后的两个灯泡发光亮度相同。则该同学在如下操作中能观察到的实验现象是( AD )
A．当开关置于1、2时，稳定后L1亮、L2不亮
B．当开关置于3、4时，频率增加且稳定后，L1变亮、L2变暗
C．当开关从置于1、2的稳定状态下突然断开，L1将会立即熄灭
D．当开关从置于1、2的稳定状态下突然断开，L1不会立即熄灭
解析：如果开关置于1、2时，接直流电，电流稳定后能通过电感器，而不能通过电容器，所以L1亮，L2不亮， A项正确；稳定后突然断开，L1、L2、C能构成回路，由于自感现象，L1、L2将慢慢熄灭，故D正确，C错；当置于3、4时，且交流电频率增大，则感抗增大，容抗减小，所以L1变暗，L2变亮、故B错。
二、非选择题
7．教室和家庭中的电风扇都可以调节快慢，要调节快慢，就要改变电动机的电流。风扇一般是用交流电，要改变交流电的大小，可以用电感调速器，调速器的结构图和电路图如下图所示，探究它是利用什么原理调节吊扇快慢的。
解析：由图可知，在“日”字形的软铁芯上，绕了数百匝线圈，每隔数十匝就将抽头接到2至5各端钮上。线圈与电风扇电动机串联，由于感抗它将分掉电源加在电风扇上的部分电压，使电风扇转速降低。图中端钮0是断路；端钮1不经线圈直接通电，风扇的转速最高；端钮5经过的线圈匝数最多，故转速最低。
课件39张PPT。第五章交变电流第三节 电感和电容对交变电流的影响素养目标定位素养思维脉络课前预习反馈1．感抗实验
(1)实验电路
(2)实验现象：取直流电源的电压与交流电源电压的有效值相等，接通________电源时，灯泡亮些；接通________电源时，灯泡暗些。
(3)实验结论，电感线圈对________电流有阻碍作用。知识点 1电感对交变电流的阻碍作用直流 交流 交变 2．感抗
(1)物理意义：表示电感对____________阻碍作用的大小。
(2)影响感抗大小的因素：线圈的____________越大，交流的________越高，感抗越大。
3．感抗的应用交变电流 自感系数 频率 较小 较小 直流 交流 低频 高频 1．交变电流能够通过电容器
(1)实验电路(如图)
(2)实验现象：电路中串有电容器时，接通________电源，灯泡不亮；接通________电源，灯泡亮。
(3)实验结论
________电流能够通过电容器，________不能通过电容器。知识点 2电容器对交变电流的阻碍作用直流 交流 交变 直流 2．电容器对交变电流的作用
(1)容抗：表示电容对____________阻碍作用的大小。
(2)影响容抗大小的因素：电容器的电容________，交变电流的频率________，容抗越小。
(3)应用：电容器具有“隔________，通________”的作用。交变电流 越大 越高 直流 交流 『判一判』
(1)电感器对交变电流有阻碍作用。 ( )
(2)电感器对交变电流阻碍作用越大，感抗越小。 ( )
(3)电感器具有“通交流、阻直流，通高频、阻低频”的性质。 ( )
(4)在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器。 ( )
(5)在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动。 ( )
(6)电容器的电容越大对同一交变电流的阻碍作用就越大。 ( )思考辨析 √
×
×
√
×
× 『选一选』
如图所示，三个灯泡相同，而且足够耐压，电源内阻忽略。单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时 ( )
A．三个灯亮度相同
B．甲灯最亮，丙灯不亮
C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮
D．只有丙灯不亮，乙灯最亮
D
解析：开关S接A时，甲、乙、丙三条支路均有交流电通过，开关S接B时，电路处于直流工作状态，电容器C“隔直流、通交流”；电感线圈L“阻交流、通直流”；电阻R对交流和直流有相同的阻碍作用。可判断此时电路中I丙＝0，I甲不变，I乙增大；又因为灯泡亮度与电功率(P＝I2R)成正比，所以只有丙灯不亮，乙灯最亮。
『想一想』
如图所示，使用220 V交流电源的电气设备，其金属外壳和电源之间绝缘性良好(即外壳不与电源连接)。但是有时候用手触摸外壳时仍会感到“手麻”，这是什么原因？应如何改进电器设备以避免这种情况？解析：因为与电源连接的机芯和金属外壳可以看成电容器的两个极板，电源中的交变电流能“通过”这个“电容器”产生“漏电”，故用手触摸设备外壳时有触电的感觉。为确保安全，电气设备外壳应接地。课内互动探究探究一 电感对交变电流的阻碍作用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，然后再将一铁芯插进线圈，灯泡的亮度会怎样变化？如果是在直流电路中情况又如何？1提示：(1)线圈和灯泡是串联的，当铁芯插入线圈后，电感线圈的自感系数增大，所以电感器对交变电流阻碍作用增大，电路中的电流变小，灯泡的实际功率减小，则灯泡变暗。
(2)如果在该题中把交变电流换成直流电，由于直流电的电流大小和方向都不发生变化，所以线圈不会由于自感现象而对电流形成阻碍，铁芯插入不会影响到灯泡的亮度。1．电感对交变电流的阻碍作用的成因
通过线圈的电流大小和方向变化，都会引起通过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，这种现象就是自感现象。根据楞次定律，自感电动势所引起的感应电流总是要使它产生的磁场阻碍线圈内原有磁场的变化，所以自感电动势对线圈中电流的变化有阻碍作用，这样就形成了对交变电流的阻碍作用，电感对交变电流阻碍作用的大小就称为感抗。
2．感抗的两个决定因素
决定感抗大小的因素有两个：一是交变电流的频率，二是自感系数L。L决定于线圈本身的性质，即线圈匝数、横截面积、有无铁芯等因素。3．电感线圈在电路中的作用
(1)通直流、阻交流。这是对两种不同类型的电流而言的，因为恒定电流不变化，不能引起自感现象，所以对恒定电流没有阻碍作用。交变电流时刻改变，必有自感电动势产生以阻碍电流的变化，所以对交流有阻碍作用。
(2)通低频、阻高频。这是对不同频率的交变电流而言的因为交变电流的频率越高，电流变化越快，感抗也就越大，对电流的阻碍作用越大。
(3)扼流圈：利用电感阻碍交变电流的作用制成的电感线圈。
低频扼流圈：线圈绕在铁芯上，匝数多，自感系数大，铜线绕制电阻较小，具有“通直流、阻交流”的作用。
高频扼流圈：线圈有的绕在铁氧体芯上，有的是空心的，匝数少，自感系数小具有“通直流、通低频、阻高频”的作用。例 1BC 解题指导：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。〔对点训练1〕 (多选)如图所示，输入端a、b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，且很小)( )
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的直流成分必定要大
解析：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，因为导线的直流电阻很小，所以通过线圈的直流要比通过R的大，D正确。CD 探究二 电容对交变电流的阻碍作用为什么电器设备和电子仪器的金属外壳都要接地？
提示：使用交变电流的电器设备和电子仪器，与电源相连的机芯和金属外壳可以看做电容器的两个极板，电源中的交变电流能够“通过”这个“电容器”，将“漏电”导入大地，为了确保安全，电器设备和电子仪器的金属外壳都应该接地。
21．交变电流“通过”电容器
电容器两极板间是绝缘材料，当电容器接到交流电源上时，自由电荷不会通过两板间的绝缘电介质，只不过在交变电压的作用下，电容器交替进行充电和放电，电路中就有电流了，表现为交变电流“通过”了电容器。
2．电容器对交变电流有阻碍作用的原因
我们知道，恒定电流不能通过电容器，原因是电容器的两个极板被绝缘介质隔开了。当接到交流电源上时，电源使导线中的自由电荷向某一方向定向移动，对电容器进行“充、放电”，电容器两极板在此过程中由于电荷积累(或减少)而产生电动势，因而反抗电荷继续运动，就形成了电容器对交变电流的阻碍作用。
3．决定容抗的两个因素
交流电的频率和电容器的电容
4．电容器在电路中的作用
(1)通交流、隔直流。用来“通交流、隔直流”的电容器叫耦合电容器。其电容一般较大，常串接在两级电路之间，以使电流中的交流成分通过，如图所示。(2)通高频，阻低频。在电子技术中，从某一装置输出的交流常常既有高频成分，又有低频成分。若在下一级电路的输入端并联一个电容器，就可只把低频成分的交流信号输送到下一级装置。具有这种“通高频、阻低频”用途的电容器叫高频旁路电容器，如图所示。
在如图所示电路中，交变电源是有效值为220 V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220 V
B．大于220 V
C．小于220 V
D．等于零
C 例 2
解题指导：考查电容器对交变电流的阻碍作用，本题中，因为电容器有容抗，它分一部分电压。
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。〔对点训练2〕 (2019·云南省富宁一中高二年级下学期期中)如图所示电路中，AB两端加交流电压u＝141sin157t(V)时，小灯泡发光。若AB间电压变换为如下四种情况时(小灯泡都没有被烧毁)，可以使小灯泡亮度增加的是 ( )
A．直流电压141 V
B．直流电压100 V
C．交流电压u＝141sin100t V
D．交流电压u＝141sin314t VD 核心素养提升电阻、感抗、容抗的比较特别提醒：电感、电容接到交流电源上时，电能与磁场能或电能与电场能往复转化，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。 如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与盒子Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的三种元件串联，再将三者并联，接在正弦交变电路中，三只灯泡亮度相同。若保持电路两端电压有效值不变，将交变电流的频率增大，观察到灯a变暗、灯b变亮、灯c亮度不变。则三个盒子中的元件可能是 ( )
A．Ⅰ为电阻，Ⅱ为电容器，Ⅲ为电感器
B．Ⅰ为电感器，Ⅱ为电阻，Ⅲ为电容器
C．Ⅰ为电感器，Ⅱ为电容器，Ⅲ为电阻
D．Ⅰ为电容器，Ⅱ为电感器，Ⅲ为电阻
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a变暗，灯b变亮可知，Ⅱ为电容器，Ⅰ 为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故Ⅲ为电阻。C 案 例课堂基础达标课后课时作业
