魯科版選修32交流電路中的電容和電感 課件 （35張）.ppt

3 3交流電路中的電容和電感 1 通過實驗了解電感對交變電流的阻礙作用 知道感抗與哪些因素有關(guān) 2 通過實驗了解電容對交變電流的阻礙作用 知道容抗與哪些因素有關(guān) 3 掌握感抗 容抗對交流阻礙作用的區(qū)別 一 電容 電感對直流和交流的影響1 電阻器對直流和交流的影響是的 2 電容器不能讓通過卻能讓通過 但對交流有一定的阻礙作用 3 電感器既能讓直流通過也能讓通過 但對交流有一定的阻礙作用 相同 直流 交流 交流 二 容抗 感抗及其應(yīng)用1 容抗 感抗的比較 阻礙作用 阻礙作用 頻率 自感系數(shù) 直流 低頻 交流 高頻 2 電容器 電感器的分類按對交變電流的作用電容分為隔直電容器 扼流圈分為低頻扼流圈 扼流圈 高頻旁路電容器 高頻 試身手 夯基礎(chǔ) 1 交變電流通過一段長直導(dǎo)線時 電流為i 如果把這根長直導(dǎo)線繞成線圈 再接入原電路 通過線圈的電流為i 則 a i ib i ic i id 無法比較 解析 長直導(dǎo)線的自感系數(shù)很小 其對交變電流的阻礙作用可以看做是純電阻 流經(jīng)它的交變電流只受到導(dǎo)線電阻的阻礙作用 當導(dǎo)線繞成線圈后 電阻值未變 但自感系數(shù)增大 對交變電流的阻礙作用不但有電阻 而且有線圈的阻礙作用 感抗 阻礙作用增大 電流減小 答案為b 答案 b 2 如圖3 3 1所示 閉合開關(guān)燈泡 在交流電有效值不變的條件下 要使燈泡亮度增加 可采取的措施 答案 亮使交流電頻率增加增大電容器的電容 圖3 3 1 3 如圖所示是電視機電源部分的濾波裝置 當輸入端輸入含有直流成分 交流低頻成分的電流后 能在輸出端得到較穩(wěn)定的直流電 試分析其工作原理及各電容和電感的作用 解析 當含有多種成分的電流輸入到c1兩端時 由于c1具有 通交流 隔直流 的功能 電流中的交流成分被衰減 而線圈l有 通直流 阻交流 的功能 直流成分電流順利通過l 一小部分交流通過l 到達c2兩端時 由于c2具有 通交流 隔直流 的功能 c2進一步濾除電流中殘余的交流成分 這樣在輸出端得到較穩(wěn)定的直流電 1 交變電流 通過 電容器的本質(zhì)把交流電源接到電容器兩個極板上后 當電源電壓升高時 電源給電容器充電 電荷向電容器極板上聚集 在電路中 形成充電電流 當電源電壓降低時 電容器放電 原來聚集在極板上的電荷又放出 在電路中形成放電電流 電容器交替進行充電和放電 電路中就有了電流 好像是交流電 通過 了電容器 但實際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì) 名師點睛 當電容器與直流電源的兩極相連接時 接通的瞬間因電容器充電產(chǎn)生瞬時電流 充電完畢后 電容器兩極板間電壓與電源兩極間電壓相等 電路中沒有電流 但是當電容器與交流電源相連時 由于交流電壓不斷變化 所以對電容器不斷充電 放電 形成充 放電電流 1 如圖所示 白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交變電源的兩端 當交流電源的頻率增加時 a 電容器的電容增加b 電容器電容減小c 電燈變暗d 電燈變亮 審題指導(dǎo) 解答本題時應(yīng)把握以下兩點 1 電容與交流電的頻率無關(guān) 2 容抗與交流電的頻率有關(guān) 解析 電容器的電容是由電容器本身的特性所決定的 與外加的交流電源的頻率無關(guān) 選項a和b是錯誤的 當交流電源的頻率增加時 電容器充放電的速度加快 電容器的容抗減小 電流增大 電燈變亮 答案 d 電容器對交流電的阻礙作用大小 容抗 與電容大小和交流電頻率都有關(guān) 電容越大 容抗越小 頻率越高 容抗越小 1 電感線圈對交變電流的阻礙作用的本質(zhì)交變電流通過線圈時 由于電流時刻都在變化 所以自感現(xiàn)象就不斷地發(fā)生 而自感電動勢總是要阻礙電流變化的 這就是線圈的電感對交變電流的阻礙作用 因此 感抗的產(chǎn)生是由線圈的自感現(xiàn)象引起的 直流電通過線圈時 電流的大小 方向都不變 線圈中不產(chǎn)生自感電動勢 也就沒有感抗 2 感抗電感線圈對電流的阻礙作用 感抗用 xl 表示 xl 2 fl 其中f是交流電的頻率 l是線圈的自感系數(shù) 3 感抗與電感的關(guān)系電感線圈對交變電流阻礙作用的大小用感抗來表示 線圈的自感系數(shù)越大 交變電流的頻率越高 產(chǎn)生的自感電動勢就越大 感抗就越大 對交變電流的阻礙作用也就越大 4 線圈 扼流圈 的分類根據(jù)不同線圈對交流電的阻礙作用不同分類 1 低頻扼流圈 構(gòu)造 閉合鐵芯 繞在鐵芯上的線圈 特點 匝數(shù)多 自感系數(shù)l大 電阻很小 它對低頻交流會產(chǎn)生很大的阻礙作用 而對直流的阻礙作用則較小 故低頻扼流圈的作用為 阻交流 通直流 2 高頻扼流圈 構(gòu)造 它的線圈有的是繞在圓柱形的鐵氧體芯上或空心 特點 匝數(shù)少 自感系數(shù)l小 它只對頻率很高的交流產(chǎn)生很大的阻礙作用 而對低頻交流的阻礙作用較小 故高頻扼流圈的作用為 阻高頻 通低頻 a 電流表示數(shù)增大b 電壓表示數(shù)減小c 燈泡變暗d 燈泡變亮 思路點撥 當交變電流通過線圈時 線圈中就要產(chǎn)生自感電動勢 而自感電動勢總是阻礙電流的變化 這種阻礙作用與交變電流的頻率有關(guān) 頻率越高 阻礙作用越大 電壓表與電感線圈并聯(lián) 其示數(shù)為線圈兩端的電壓ul 設(shè)燈泡兩端電壓為ur 則電源電壓的有效值為u ul ur 因ur ir 故電流i減小時 ur減小 因電源電壓有效值保持不變 故ul u ur ul增大 選項b錯誤 答案 c 電感線圈在電路中對交變電流的阻礙作用的強弱是用感抗來表示的 感抗的大小由線圈的自感系數(shù)l和交變電流的頻率f共同決定 自感系數(shù)l越大 感抗越大 交變電流的頻率f越大 感抗也越大 電感 電容接到交流電源上時 電能與磁場能或電場能往復(fù)轉(zhuǎn)化 所以電感 電容上不會消耗電能 而電流通過電阻時 必然會產(chǎn)生焦耳熱 從而造成電能的損耗 圖3 3 5 3 在頻率為f的交流電路中 如圖3 3 5所示 把開關(guān)s依次分別接通r c l所在支路 這時通過各支路的電流的有效值相等 若將交變電流的頻率提高到2f 維持其他條件不變 則下列幾種情況中不正確的是 a 通過r的電流有效值不變b 通過c的電流有效值變大c 通過l的電流有效值變小d 通過r c l的電流有效值都不變 解析 電阻對交變電流阻礙作用的大小與電流的頻率無關(guān) 因此通過電阻的電流的有效值不變 電感對交變電流阻礙作用的大小用感抗表示 線圈的自感系數(shù)越大 電流的頻率越高 自感電動勢就越大 即線圈對電流的阻礙作用就越大 感抗也就越大 因此通過電感的電流的有效值變小 電容器對交變電流阻礙作用的大小用容抗表示 電容一定時 在相同的電壓下電容器容納的電荷量一定 頻率越高 充 放電的時間越短 充 放電的電流越大 容抗越小 因此通過電容器的電流的有效值變大 故正確答案為d 答案 d 電阻對電流的阻礙作用與頻率無關(guān) 而電容器和電感器對電流的阻礙作用與頻率有關(guān) 1 對應(yīng)要點一 在如圖所示電路中 u是有效值為220v的交流電源 c是電容器 r是電阻 關(guān)于交流電壓表的示數(shù) 下列說法正確的是 a 等于220vb 大于220vc 小于220vd 等于零 解析 交變電流 通過 電容器 電阻r中有電流 電壓表的示數(shù)不為零 電容器與電阻串聯(lián) 根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知電阻兩端電壓應(yīng)小于電源電壓 答案 c 2 對應(yīng)要點二 一個燈泡通過一個粗導(dǎo)線的線圈與一交流電源相連接 如圖所示 將一塊鐵插進線圈之后 該燈將 a 變亮b 變暗c 對燈沒影響d 無法判斷 解析 在線圈內(nèi)由于磁場變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 總是反抗電流變化的 正是這種反抗變化的特性 使線圈產(chǎn)生了感抗 加入鐵芯改變了線圈的自感系數(shù) 自感系數(shù)增大 感抗增大 降落的電壓增大 降落在燈上的電壓減小 所以燈變暗 答案 b 3 對應(yīng)要點三 直流電源的電壓與交流電源電壓的有效值相同 自感線圈的直流電阻不計 則燈泡發(fā)光最亮的是圖中的 解析 電容c 電感l(wèi)都對交流電有阻礙作用 故a b兩圖中燈不是最亮的 c圖中燈被短路 不亮 d圖中電容c有隔直流作用 所以d中燈泡最亮 答案 d 1 當交流電 通過 電容器時 電容器不斷充 放電