第四节 电感器对交变电流的作用 第五节 电容器对交变电流的作用
[随堂检测][学生用书P43]
1．关于电感器对交变电流的影响的说法，正确的是( )
A．电感器对交变电流无阻碍作用
B．电感器对交变电流阻碍作用的大小叫感抗
C．电感器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．线圈的自感系数越小，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大
解析：选B.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错误，B正确．
2．(多选)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极板间的绝缘介质
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)
解析：选CD.电容器能让交变电流通过，实际上是通过充放电来完成的，定向移动的电荷并没有从一极板到另一极板．
3．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，则灯泡发光最亮的是图中的( )
解析：选D.电容器C、电感器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图中电容器C有隔直流作用，所以D中灯泡最亮．
4．(多选)如图甲、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( )
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
解析：选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．
[课时作业][学生用书P89(单独成册)]
一、单项选择题
1．在交流电路中，要减小电容器的容抗，可以( )
A．减小两极板的正对面积 B．减小极板间的距离
C．适当增大交变电流的电压 D．减小交变电流的频率
解析：选B.容抗与交流电压的大小无关，f减小，容抗增大，C、D错误；极板正对面积减小，C减小，容抗增大，A错误；两极间距离减小，C增大，容抗减小，B正确．
2．关于电子电路中的扼流圈，下列说法不正确的是( )
A．扼流圈是利用电感线圈对交流的阻碍作用来工作的
B．高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频交流通过
C．低频扼流圈的作用是不仅要阻碍高频交流通过，还有阻碍低频交流通过
D．高频扼流圈的电感比低频扼流圈的电感大
解析：选D.扼流圈是利用变化的电流通过线圈时，感应出感应电动势，从而来阻碍电流的变化的，故选项A正确；高频扼流圈“通低频，阻高频”，故选项B正确；低频扼流圈是“阻高频、阻低频、通直流”，故选项C正确；高频扼流圈比低频扼流圈自感系数小，故选项D错误．
3．关于电容对交变电流的影响，以下说法中不正确的是( )
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．电容器具有“通高频、阻低频”的特性
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：选B.电容器交替进行充电和放电，表现为交流电“通过”了电容器，A对．电容器具有通交流、隔直流、通高频、阻低频的作用，故B错，C对．由容抗XC＝，可知D对．
4．某交流电源可在改变其输出电流的频率的同时保持其输出电压不变，现用此电源对如图所示的电路供电，灯A、B、C分别与电容C0、电感线圈L、定值电阻R串联，此时三只灯泡亮度相同．现保持电压不变，让频率变为原来的两倍，则三只灯泡的亮度变化是( )
A．A灯比原来亮
B．B灯比原来亮
C．C灯比原来亮
D．A、B、C三灯亮度仍然相同
解析：选A.频率变为原来的两倍，即交流电的频率变大，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，对电阻没影响，所以A灯比原来亮，B灯比原来暗，C灯亮度不变，所以选项A正确，B、C、D错误．
5．在交变电流电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图所示电路的a、b两点间逐次将图中的电路元件甲、乙、丙单独接入，当使交流电频率增加时，可以观察到下列论述的哪种情况( )
A．A1不变，A2增大，A3减小
B．A1减小，A2不变，A3增大
C．A1增大，A2不变，A3减小
D．A1，A2，A3均不变
解析：选C.频率对电阻的大小无影响，A2不变，频率增加，容抗减小，A1增大，频率增大，感抗增大，A3减小，C对．
6. 如图所示，线圈L的自感系数和电容器的电容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：选D.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，这样直流电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．
二、多项选择题
7．关于电感对交变电流的影响，以下说法中正确的是( )
A．电感对交变电流有阻碍作用
B．电感对交变电流的阻碍作用越大，感抗就越小
C．电感具有“通交流、阻直流，通高频、阻低频”的性质
D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，对交变电流的阻碍作用就越大
解析：选AD.电感对交流电有阻碍作用．阻碍作用越大，感抗越大．感抗与自感系数、交流电频率成正比，电感具有“通直流，阻交流”和“通低频，阻高频”的性质，故本题选项A、D正确．
8．如图所示，图甲、乙中电源为交流电源，图丙中电源为直流电源，各电路中线圈自感系数相同且直流电阻不计，各电压表示数都相同，下列说法正确的是( )
A．灯L1比灯L2亮 B．灯L3比灯L1亮
C．灯L2与灯L3一样亮 D．灯L1与灯L3一样亮
解析：选BC.图甲中电源电压U＝U1＋UL1，线圈对交流有阻碍作用，U1≠0，灯泡两端电压UL19．如图所示，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的直流电阻与R相同)( )
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的交流成分比通过R的交流成分必定要少
解析：选CD.线圈具有通直流阻交流的作用，所以大部分交流成分通过R，L的直流电阻与R相同，对交流的阻碍作用要大于电阻R，多数交流成分通过R，故选C、D.
10．某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直电流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图甲、乙、丙所示，则下列判断正确的是( )
A．AB间是电感线圈 B．BC间是电感线圈
C．CD间是电容器 D．CD间是定值电阻
解析：选BD.根据甲图可知，有瞬时充电电流，稳定后电路中无电流，说明AB间是电容器，充电完毕，电路为开路，故A错误．根据乙图可知，刚开始时阻碍电流的增大，但是稳定后电流恒定，符合电感线圈的特点，所以BC间是电感线圈，故B正确．根据丙图，接通电路后，电流马上达到稳定值，说明CD间是定值电阻，故C错误，D正确．
三、非选择题
11．如图所示是一种电风扇减速器电路．通过改变开关S跟0～5间的6个触点的接触，实现对电风扇电动机M的转速控制．请说明它的调速原理．
解析：当开关S接到触点0时，电路断开，风扇不转；当S接到触点1时，电路不经过线圈，电动机转速最大；当S接到触点5时，电路经过的线圈匝数最多，感抗最大，电动机转速最小．
答案：见解析
12．如图所示，从ab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？
解析：(1)因为BO端不需要直流电，只需要交流电，根据电容器有“通交流，隔直流”的特点，应该在AB之间接入一个电容器，该电容器隔开直流，通过交流．
(2)因为BO端不需要交流电，只需要直流电，根据电感L有“通直流，阻交流”的特点，应该在AB之间接入一个电感线圈，该电感线圈阻碍交流，通过直流．
答案：(1)电容器 对直流有阻碍作用
(2)电感线圈 对交变电流有阻碍作用
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第二章 交变电流
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以练促学·补短扬长第四节 电感器对交变电流的作用 第五节 电容器对交变电流的作用
1.通过实验了解电感器对交变电流的阻碍作用，能够运用所学知识分析含有电感器的简单交变电路．
2．通过实验了解电容器对交变电流的阻碍作用，能够分析简单交变电路中电容器的作用．
3．简单了解电感器和电容器在电工和电子技术中的应用．
, [学生用书P40])
一、电感器对交变电流的作用
将两个规格完全相同的小灯泡，可拆变压器，滑动变阻器，双刀双掷开关，学生电源按照如图所示的电路图连接起来．
(1)从可拆变压器中取出线圈接入电路，由于线圈的电感很小，可看作纯电阻电路，把开关S先接到直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同．然后再将开关S接到交流电源上，比较两个灯泡的亮度．
实验现象：L1和L2一样亮．
(2)将线圈套入可拆变压器的U臂端，把开关S接到直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同，然后再将开关S接到交流电源，比较两个灯泡的亮度．
实验现象：L1灯较L2灯暗一些．
(3)将可拆变压器的条形铁轭放上后，把开关S接通直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同，然后再将开关S接到交流电源，比较两个灯泡的亮度．
实验现象：L1灯较L2灯很暗．
1．电感器对恒定电流是导通的，对交变电流有阻碍作用，电感线圈的自感系数越大，阻碍作用就越大．
2．感抗
(1)定义：电感器对交变电流的阻碍作用的大小叫做感抗．
(2)影响因素：实验表明，感抗与线圈的自感系数L和交流电的频率f有关，L、f越大，感抗也就越大．
3．低频扼流圈和高频扼流圈
(1)低频扼流圈：匝数多，自感系数大，线圈电阻小，这种线圈对低频交变电流有很大的阻碍作用，对直流的阻碍作用较小．
作用：“通直流，阻交流”．
(2)高频扼流圈：匝数少，自感系数小，这种线圈对低频交变电流的阻碍作用较小，对高频交变电流的阻碍作用较大．
作用：“通直流，通低频，阻高频”．
二、电容器对交变电流的作用
将两个规格完全相同的小灯泡，电容器，双刀双掷开关，学生电源按照如图所示的电路图连接起来．
(1)把开关S接到直流电源上，观察两灯泡的发光情况．
实验现象：L1灯不亮，L2灯亮．
(2)将开关S接到交流电源上，观察两灯泡的发光情况．
实验现象：两灯泡亮度相同．
1．电容器的特性：“隔直流、通交流”，交流电的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小．
2．容抗
(1)定义：电容器对交变电流的阻碍作用的大小叫做容抗．
(2)影响因素：实验表明，容抗与电容器电容的大小和交流电的频率有关，电容器电容C越大，交流电的频率f越高，容抗越小．
3．隔直电容器和高频旁路电容器
(1)图甲为隔直电容器，作用是“通交流、隔直流”．
(2)图乙为高频旁路电容器，作用是“通高频，阻低频”．
电感对交变电流阻碍作用的理解[学生用书P41]
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
由上面第一个因素可知：电感线圈对恒定直流没有感抗作用，因此电感线圈可以概括为“通直流，阻交流”，同时对频率越高的交变电流感抗越大，即所谓“通低频，阻高频”．
由上面第二个因素可知：要求低频扼流圈感抗大，就要用自感系数较大的线圈即匝数较多并有铁芯的扼流圈来担任；高频扼流圈的自感系数要小得多，可以用匝数少且没有铁芯的扼流圈来担任．
(1)电感器的感抗，是由于变化的电流在线圈中产生的感应电动势引起的，与制成线圈导体的电阻无关．
(2)电感器的感抗不仅与线圈本身的自感系数有关，还与交变电流的频率有关，交变电流的频率越大感抗就越大．
(多选)如图所示是由交流电源供电的线路，如果交变电流的频率增大，则( )
A．线圈L的自感系数增大
B．线圈L的感抗增大
C．电路中的电流增大
D．灯泡变暗
[思路点拨] 解答本题应把握以下两点：
(1)感抗与交变电流的频率有关．
(2)电路中电流的大小与感抗有关．
[解析] 通过下列表格对各项逐一分析
选项 解析过程 结论
A 自感系数由线圈本身决定，与交变电流的频率无关 ×
B 交变电流频率增大时，线圈的感抗增大 √
C 感抗增大，阻碍作用增大，电流变小 ×
D 电流变小，灯泡变暗 √
[答案] BD
eq \a\vs4\al()
感抗与线圈的自感系数和交变电流的频率成正比，在交流电路中它相当于一个电阻，交变电流频率越高，感抗越大．
(多选)关于感抗，下列说法中正确的是( )
A．感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势，阻碍电流的变化
B．感抗的大小与自感系数有关，与电流的频率有关
C．感抗虽然对交变电流有阻碍作用，但不消耗能量
D．感抗是线圈的电阻产生的
解析：选ABC.感抗是线圈自身电流发生变化，产生的一种电磁感应现象，只要是电磁感应就会阻碍电流的变化，A对；感抗与自感系数和通过自身电流变化的频率有关，B对；感抗只是把电能转化为磁场能，线圈只能储存能量但不消耗能量，所以C对；感抗和电阻是两个概念，千万别弄混，D错．
电容器对交变电流的导通、阻碍作用[学生用书P41]
1．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极板间的绝缘电介质，只不过在交变电压的作用下，电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交变电流“通过”了电容器．
2．电容器对电流阻碍的原因：电容器充电的过程中，电容器两极板上聚集着等量异种电荷，从而在两极板间存在着电场，此电场的电场力阻碍着电荷的继续聚集，其表现就是电容器在交变电流通过时的阻碍作用．
3．影响电容器容抗的因素
影响电容器的容抗有两个因素，一是电容器的电容，二是交变电流的频率．
电容器的电容越大，电容器容纳电荷的本领就越大，即在容纳相同电荷的情况下，电容大时电压小，电场力对电荷充电时受到的阻碍作用力就小，所以容抗就小．
交变电流的频率高时，充电和放电的时间就短，相同电路电容器上聚集的电荷就少，电容器所达到的电压就小，排斥充电和放电的电场力就小，从而阻碍作用就小，容抗就小．
(1)电容器能通交变电流的原因，是电容器不断地充电和放电形成的，而不是电荷真的穿过了电容器．
(2)电容器的容抗不仅与电容器的电容有关还与电流有关，相同的电容器，通过的电流的频率越高容抗越小．
(3)电容器有“通高频、阻低频，通交流、隔直流”的作用．
如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电的频率增加时( )
A．电容器电容增加
B．电容器电容减少
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] 解答本题时可按以下流程分析：
[答案] D
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示数增大，可行的办法是( )
A．使发电机的转速增大
B．使发电机的转速减小
C．平行板电容器间换用介电常数较小的电介质
D．使电容器两板间距离增大
解析：选A.发电机转速增大，交变电流频率f增大，容抗变小，电流增大，故A正确，B错误．电容器所充电介质的介电常数变小，板间距离增大，电容均变小，容抗变大，电流变小，C、D错误．
电阻、感抗、容抗的对比[学生用书P42]
电阻 感抗 容抗
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，如交变电流有阻碍作用 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 由导体本身(长短、粗细、材料)决定，与温度有关 由线圈本身的自感系数和交流的频率决定 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 电能与电场能往复转化
(1)电感器和电容器在交变电流的电路中，电压和电流有效值的分配关系同恒定电流的电路．
(2)交变电流电路中的电感器中，电能和磁场能之间相互转化，本身不消耗电能．
(3)交变电流电路中的电容器中，电能和电场能之间相互转化，本身不消耗电能．
命题视角1 电阻、感抗、容抗的比较
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
[解析] 本题的具体解题流程如下：
[答案] C
命题视角2 电感和电容电路的综合分析
“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、低频和机械振动，如图为音箱的电路图，高、低频混合电流容器( )
A．甲扬声器是高音扬声器
B．C2的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器
C．L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器
D．L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流
[解析] 结合XL＝2πfL和XC＝分析．感抗对电流的阻碍作用是“通直流，阻交流”“通低频，阻高频”，容抗对电流的阻碍作用是“通交流，隔直流”“通高频，阻低频”．线圈L1的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分，通过线圈L1的信号中还有少量的高频成分，C1的作用就是滤过少量的高频成分，让低频信号通过扬声器甲，故扬声器甲是低音扬声器，选项A、B、C错误；L2的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分通过，减弱通过扬声器乙的低频电流，扬声器乙是高音扬声器，选项D正确．
[答案] D
eq \a\vs4\al()
交流电路的分析跟直流电路的分析有很多相似的地方，但是由于电感、电容等电路元件自身的特点，而造成在分析电路时的不同，要特别注意这些元件的特性．
【通关练习】
1．关于电阻、电感、电容对电流阻碍作用的说法正确的是( )
A．电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同
B．电感对直流电和交流电均有阻碍作用
C．电容器两极板间是绝缘的，故电容支路上没有电流通过
D．交变电流的频率增加时，电阻、电感、电容的变化情况相同
解析：选A.电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同，A正确；电感对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻碍作用，B错误；通交流电时，由于电容器不断地充放电，电路中存在充电电流和放电电流，C错误；电阻的阻值与交流电的频率无关，感抗随交流电频率的增大而增大，容抗随交流电频率的增大而减小，D错误．
2. 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( )
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：选D.交变电流的频率变大时，电阻R对交流的阻碍作用不变，电容器C对交流的阻碍作用减小，电感线圈L对交流的阻碍作用变大，故A、B、C正确，D错误．
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