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1、交变电路中的电容和电感 1电阻、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相同的。 (2)电容器：不让直流通过却让交流通过，但对交流有一定的阻碍作用。 (3)电感器：既让直流通过也让交流通过，但对交流有一定的阻碍作用。 电容器能让交变电流通过，是自由电荷通过了电容器吗？ 解析：不是。电容器让交变电流通过是电容器交替进行充电和放电的结果，而不是自由电 荷通过了电容器。 2容抗、感抗及其应用 (1)容抗、感抗的比较 两种作用 容抗 感抗 比较内容 概念 电容器对交流的阻碍作用 电感器对交流的阻碍作用 电容器的电容量和交变电流的频 电感器的自感系数和交变电流的 影响因素 率 频
2、率 隔直流，通交流 阻交流，通直流 应用 阻低频，通高频 阻高频，通低频 (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、高频旁路电容器；扼流圈分为低频扼流圈、高 频扼流圈。 1电感对恒定电流和交变电流均有阻碍作用() 2电容器的电容越大，交变电流的频率越高，容抗就越大() 3电阻对直流电和交变电流的阻碍作用相同() 解析：1.电感对恒定电流没有阻碍作用，对交变电流有阻碍作用，1 错误。 2电容器的电容越大，交变电流的频率越高，容抗就越小，2 错误。 3根据电阻对电流阻碍作用特点可知，3 正确。 1 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
3、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。 2容抗 1 电容器对交流的阻碍作用。容抗用“XC”表示，XC 。其中 f 是交流电频率，C 是电 2fC 容器的电容。 3容抗与电容的关系 电容器的电容量越大，交变电流的频率越高，则容抗就越小；反之，电容量越小，交变电 流频率越低，容抗就越大。 4电容器对交变电流阻碍作用的实质 当交变电流“通过”电容
4、器时，给电容器充电或放电，使电容器两极板间形成和原电压相 反的电压，阻碍电流变化。 典例 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电容器的电容减小 C电灯变暗 D电灯变亮 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， A、B 错误；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，C 错误，D 正确。 答案 D 2 总结提能 电容器在电路中的作用 (1)“”隔直流、通交流 的作用：因为电容器两极板间是绝缘的，所以有“”隔直流 作用， 而对交变电流，电容器交替
5、进行充电、放电，电路中就有了电流，所以有“通交流”作用，如 隔直电容器。 (2)“阻低频、通高频”的作用：电容较小的电容器，对高频交流电的容抗小，阻碍小； 对低频交流电的容抗大、阻碍大，因此这种电容器用来“阻低频、通高频”，如高频旁路电容 器。 1关于电容器能够通交变电流的原因，下列说法正确的是( ) A当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有电流 B当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有电流 C在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动 D以上说法均不正确 解 析：选 B 当把电容器接到交流电源上时，因为电流的大小和方向随时间做周期性变化， 使电容
6、器交替充电、放电，电路中就有了电流，B 正确。 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 势总是要阻碍电流的变化，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，XL2fL。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
7、大，感抗就越大，对交变电流的阻碍作用也就越大，反之就越 小。 4两类扼流圈 (1)低频扼流圈 构造：闭合铁芯、绕在铁芯上的线圈； 特点：匝数多、自感系数 L 大、电阻很小。它对低频交流电流会产生很大的阻碍作用， 3 “而对直流电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 构造：它的线圈有的是绕在圆柱形的铁氧体芯上； 特点：匝数少，自感系数 L 小。它只对频率很高的交流电流产生很大的阻碍作用，而对 “低频交流电流的阻碍作用较小，故高频扼流圈的作用为 阻高频、通低频”。 典例 2 在如图所示电路中，L 为电感线圈，灯泡电阻为 R，电流表内阻为零，电压表 内阻无限
8、大，交流电源的电压 u220 2sin100t V。若保持电压的有效值不变，只将电源频 率改为 100 Hz，下列说法正确的有( ) 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 思路探究 (1)明确电感线圈阻碍作用与交变电流频率的大小有关。 (2)比较电源频率改变前后的大小关系。 解析 由 u220 2sin100t V，可得电源原来的频率为 f 50 Hz，当电源频率由 2 原来的 50Hz 增为 100 Hz 时，线圈的感抗增大；在电压不变的情况下，电路中的电流减小，A 错 误；灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率PI2R减小，灯泡变暗，C 正确， D 错误；
9、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 UULUR，因 URIR，故电流 I 减小时，UR 减小，因电源电压有效值保持不 变，故 ULUUR，UL 增大，B 错误。 答案 C 总结提能 电感器在电路中的作用 (1)通直流、阻交流 直流电(恒定)的电流不变化，不能引起自感现象，所以电感线圈能通直流电；交变电流随 时间变化，电感线圈中必产生自感电动势以阻碍电流变化，所以电感线圈对交变电流有阻碍作 用，这种线圈的自感系数应很大。 (2)通低频、阻高频 对于不同频率的交变电流来说，同一线圈自感系数一定，频率较低的交变电流通过它时， 电流变化慢
10、，产生的自感电动势小，感抗小；高频交变电流通过它时，电流变化快，产生的自 4 感电动势大，感抗大，这种线圈的自感系数较小。 2关于电子技术中的扼流圈，下列说法错误的是( ) A扼流圈是利用电感线圈对交流电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，还要阻碍低频交流通过 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，A 正确；高频扼流圈是“通低频、阻高频”，B 正确；低频扼流圈是“阻高频、阻低频、 通直流”，C 正确；高频扼流圈比低频扼
11、流圈自感系数小，D 错误。 电阻 感抗 容抗 电容器两极板上积累的 产生的原 定向移动的自由电荷与 电感线圈的自感现象阻 电荷对向这个方向定向 因 不动的离子间的碰撞 碍电流的变化 移动的电荷的反抗作用 不能通直流，只能通变化 的电流。对直流的阻碍作 在电路中 对直流、交流均有阻碍作 只对变化的电流有阻碍 用无限大，对交流的阻碍 的特点 用 作用，如交变电流 作用随频率的降低而增 大 由线圈本身的自感系数 由导体本身(长短、粗细、 由电容的大小和交流电 决定因素 和交流电流的频率 f决 材料)决定，与温度有关 流的频率决定 定 电能的转 电流通过电阻做功，电能 电能和磁场能往复转化 电能与电场
12、能往复转化 化与做功 转化为内能 典例 3 多选如图所示，在频率为 f的交流电路中，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，则下列几种情况中正确的是( ) 5 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 思路探究 (1)知道电阻对电流的阻碍作用与频率无关。 (2)理解电容器、电感线圈对交变电流的阻碍作用与频率大小的关系。 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
13、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。综上可知，D 错误，A、B、C 正确。 答案 ABC 3如图所示，完全相同的三只灯泡 a、b、c 分别与电阻 R、电感器 L、电容器 C 串联，然 后再并联到 220 V、50 Hz 的交流电路上，三只灯泡的亮度恰好相同。若保持交变电压的有效值
14、不变，将交变电流的频率增大到 60 Hz，则发生的现象是( ) A三灯亮度不变 B三灯均变亮 Ca 亮度不变，b 变亮，c 变暗 Da 亮度不变，b 变暗，c 变亮 解析：选 D 当交变电流的频率增大时，电感器的感抗变大，电容器的容抗变小，因此 b 变暗，c 变亮，又电阻的大小与交变电流的频率无关，故 a 灯亮度不变，D 正确。 6 1.在如图所示电路中，u 是有效值为 220 V 的交流电源，C 是电容器，R 是电阻。关于交流 电压表的示数，下列说法正确的是( ) A等于 220 V B大于 220 V C小于 220 V D等于零 解析：选 C“” 交变电流 通过 电容器，电阻 R 中有电
15、流，电压表的示数不为零；电容器 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，C 正确。 2.一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。将一块铁插进线圈之 后，该灯将( ) A变亮 B变暗 C亮度不变 D无法判断 解析：选 B 在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势，总是反抗电流变化的，正是这 种反抗变化的特性，使线圈产生了感抗。加入铁芯改变了线圈的自感系数，自感系数增大，感 抗增大，降落的电压增大，降落在灯上的电压减小，所以灯变暗，B 正确。 3交流电源的电压与直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
16、 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，D 正确。 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( ) AII BII CII D无法比较 解析：选 B 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 7 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，B 正确。 5.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。 答案：见解析 8 9