2022-2023年高考物理一輪復(fù)習(xí) 電感和電容對(duì)交變電流的影響課件

1、電感和電容對(duì)交變電流的影響 1實(shí)驗(yàn)探究 如圖531所示,取直流電源電壓與交流電源電壓有效值相等.圖531 (1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獠Ⅱ?yàn)證電感線圈對(duì)交變電流的阻礙作用. (2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：接通直流電源時(shí),燈泡亮些；接通交流電源時(shí),燈泡暗些. (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電感線圈對(duì)交變電流有阻礙作用. 2感抗 (1)物理意義：表示電感 的大小. (2)影響感抗大小的因素：線圈的自感系數(shù) ,交流的頻率 ,感抗越大. 對(duì)電流的阻礙作用越大越高3感抗的應(yīng)用類型區(qū)別低頻扼流圈高頻扼流圈自感系數(shù)較大較小感抗大小較大較小作用通 、阻 通 、通 ,阻 直流交流低頻直流高頻 1電感器對(duì)交變電流的阻礙作用的成因 通過(guò)線圈的電流大小和

2、方向變化,都會(huì)引起通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這種現(xiàn)象就是自感現(xiàn)象.根據(jù)楞次定律,自感電動(dòng)勢(shì)所引起的感應(yīng)電流總是要使它產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙線圈內(nèi)原有磁場(chǎng)的變化,所以自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)線圈中電流的變化有阻礙作用,這樣就形成了對(duì)交變電流的阻礙作用,電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小就稱為感抗.1關(guān)于電感器對(duì)交變電流的影響的說(shuō)法,正確的是 () A電感器對(duì)交變電流無(wú)阻礙作用 B電感器對(duì)交變電流阻礙作用的大小叫感抗 C電感器對(duì)某一頻率的交變電流的阻礙作用跟線圈的 自感系數(shù)無(wú)關(guān) D線圈的自感系數(shù)越大,交變電流的頻率越高,電感 對(duì)交變電流的阻礙作用就越大解析：電感對(duì)交流電有影響,其阻礙作用的大小和線圈的自

3、感系數(shù)L、交流電的頻率f有關(guān),L越大,f越高,阻礙作用越大,故選項(xiàng)A、C錯(cuò),B、D正確.答案：BD1交變電流能夠通過(guò)電容器(1)實(shí)驗(yàn)電路(如圖532所示)圖532 (2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 電路中串有電容器時(shí),接通 電源,燈泡不亮,接通 電源,燈泡亮. (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 能夠通過(guò)電容器, 不能通過(guò)電容器. 2電容器對(duì)交變電流的阻礙作用 (1)容抗：表示電容對(duì) 阻礙作用的大小. (2)影響容抗大小的因素：電容器的電容 ,交變電流的頻率 ,容抗越小. (3)應(yīng)用：電容器具有“隔直流,通交流”的作用.直流交變電流直流交變電流越大越高交流 1電容器對(duì)交變電流的阻礙作用的成因分析 (1)交變電流“通過(guò)”電容器：

4、 電容器是由兩塊彼此絕緣的導(dǎo)體構(gòu)成的,因此直流電不能通過(guò)電容器,而交變電流卻能“通過(guò)”電容器,原因是什么呢？原來(lái)自由電荷實(shí)際上并沒(méi)有通過(guò)電容器的電介質(zhì),只不過(guò)在交變電壓的作用下,當(dāng)電源電壓升高時(shí),電容器充電,電荷在電容器的極板上集聚,形成充電電流；當(dāng)電源電壓降低時(shí),電容器放電,電荷從電容器的極板上放出,形成放電電流.電容器交替進(jìn)行充電和放電,電路中就有了電流,表現(xiàn)為交變電流“通過(guò)”了電容器. (2)電容器對(duì)交變電流的阻礙作用： 電源電壓推動(dòng)自由電荷定向移動(dòng)時(shí),電容器極板上積累的電荷會(huì)阻礙自由電荷向此方向做定向運(yùn)動(dòng),這就產(chǎn)生了電容器對(duì)交變電流的阻礙作用. (3)決定容抗的兩個(gè)因素： 交流電的頻率

5、和電容器的電容. (4)電容器在電路中的作用： 交變電流的頻率越高,電容器充電時(shí)集聚的電荷相對(duì)較少,對(duì)電荷運(yùn)動(dòng)的阻礙作用越小,容抗也越小.同理,電容器的電容越大,容納電荷的本領(lǐng)越大,充放電時(shí)所受的阻礙越小,容抗也就越小,所以電容有“通交流,隔直流,通高頻,阻低頻”的作用.2電阻、感抗、容抗的比較電阻感抗容抗產(chǎn)生的原因定向移動(dòng)的自由電荷與不動(dòng)的離子間的碰撞由于電感線圈的自感現(xiàn)象阻礙電流的變化電容器兩極板上積累的電荷對(duì)向這個(gè)方向定向移動(dòng)的電荷的反抗作用電阻感抗容抗在電路中的特點(diǎn)對(duì)直流、交流均有阻礙作用只對(duì)變化的電流,如交變電流有阻礙作用不能通直流,只能通變化的電流.對(duì)直流的阻礙作用無(wú)限大,對(duì)交流的

6、阻礙作用隨頻率的降低而增大電阻感抗容抗決定因素由導(dǎo)體本身(長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料)決定,與溫度有關(guān)由線圈本身的自感系數(shù)和交流的頻率決定由電容的大小和交流的頻率決定電能的轉(zhuǎn)化與做功電流通過(guò)電阻做功,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化2對(duì)交變電流能夠通過(guò)電容器的正確理解是 () A在有電容器的交流電路中,沒(méi)有電荷定向移動(dòng) B在有電容器的交流電路中,有電荷定向移動(dòng) C當(dāng)電容器接到交變電源上時(shí),電容器交替進(jìn)行充、放 電,電路中才有交變電流 D當(dāng)電容器接到交變電源上時(shí),因?yàn)橛凶杂呻姾赏ㄟ^(guò) 電容器,電路中才有交變電流解析：交變電流能夠通過(guò)電容器,是通過(guò)電容器交替充、放電而進(jìn)行的,實(shí)際上自由電

7、荷并沒(méi)有通過(guò)電容器兩極板間的絕緣介質(zhì),故C對(duì),D錯(cuò)；既然電容器交替充、放電,電路中就有了電荷的定向移動(dòng),故B對(duì),A錯(cuò).答案：BC 1.電容器的應(yīng)用 (1)隔直電容器,如圖533所示.作用是“通交流、隔直流”,因?yàn)橹绷麟姴荒芡ㄟ^(guò)電容器,交流電能“通過(guò)”電容器.起這樣作用的電容器電容要大些.圖533 (2)高頻旁路電容器,如圖534所示,作用是“通高頻、阻低頻”,因?yàn)閷?duì)不同頻率的交流電,頻率越高,容抗越小,頻率越低,容抗越大,即電容對(duì)低頻交變電流阻礙作用大.對(duì)高頻交變電流阻礙作用小,起這樣作用的電容器電容要小些.圖534 2電感器的應(yīng)用 (1)低頻扼流圈：可起到“通直流、阻交流”的作用. (2)高

8、頻扼流圈：可起到“通直流、通低頻、阻高頻”的作用. 3電感和電容的組合應(yīng)用 根據(jù)電感、電容對(duì)交變電流阻礙作用的特點(diǎn),可以將二者結(jié)合到一起來(lái)完成一定的任務(wù). (1)如果將電容器與負(fù)載并聯(lián),然后與電感線圈串聯(lián),就能更好的起到濾掉電流中交流成分或高頻成分的作用,如圖535所示.圖535 (2)如果將電感線圈與負(fù)載并聯(lián),然后與電容器串聯(lián),就能更好的起到濾掉電流中直流成分和低頻成分的作用,如圖536所示.圖5363用電壓表檢查如圖537所示的 電路中的故障,測(cè)量Uad5.0 V, Uab0,Ubc5.0 V,Ucd0.則 電路故障可能是 () A滑動(dòng)變阻器R1斷路 B電容器C被擊穿 C電阻R2斷路 D電

9、感線圈L斷路圖537解析：當(dāng)用電壓表去判斷電路故障時(shí),如果電壓表的兩接線柱能與電源的兩極接通,而與電壓表兩接線柱相并聯(lián)的那部分電路沒(méi)有完全短路,電壓表就會(huì)有示數(shù).即當(dāng)電壓表有示數(shù)時(shí),電源兩極與電壓表兩接線柱間的電路無(wú)斷點(diǎn).由題意UadUbc5.0 V可知ab、cd間為通路,A、C錯(cuò)誤；若電容器被擊穿,則Ubc將為零,B錯(cuò)誤.故正確答案為D.答案：DA電流表示數(shù)增大B電壓表示數(shù)增大C燈泡變暗 D燈泡變亮思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)感抗與交變電流的頻率的關(guān)系.(2)閉合電路的電壓關(guān)系.答案BC 借題發(fā)揮 直流電阻不計(jì)的線圈對(duì)直流電無(wú)阻礙作用相當(dāng)于短路,對(duì)交流電有阻礙作用,因而使電流減小

10、,加在電路其他部分的電壓也減小,且減小量與線圈兩端電壓相等.1交變電流通過(guò)一段長(zhǎng)直導(dǎo)線時(shí),電流為I,如果把這根 長(zhǎng)直導(dǎo)線繞成線圈,再接入原電路,通過(guò)線圈的電流為 I,則 () AIIBII CII D無(wú)法比較解析：長(zhǎng)直導(dǎo)線的自感系數(shù)很小,其對(duì)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(dāng)導(dǎo)線繞成線圈后,電阻值未變,但自感系數(shù)增大,對(duì)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：B 例2 如圖539所示,交流電源的電壓(有效值)U220 V,頻率f50 Hz,3只燈泡L1、L2、L3的亮度相同(L無(wú)直流電阻),若將交流

11、電源的頻率變?yōu)閒100 Hz,電壓不變,則 () AL1燈比原來(lái)亮 BL2燈比原來(lái)亮 CL3燈和原來(lái)一樣亮 DL3燈比原來(lái)亮圖539 思路點(diǎn)撥根據(jù)電容器、電感和電阻對(duì)電流的作用特點(diǎn)判斷燈泡的亮、暗變化. 解析當(dāng)將交流電源的頻率換為f100 Hz時(shí),交流電源的頻率變大,根據(jù)電容器、電感和電阻對(duì)電流作用的特點(diǎn)可知電容器的容抗減小,對(duì)電流的阻礙作用減弱,L1中的電流增大,L1變亮,A項(xiàng)正確；電感的感抗增大,對(duì)電流的阻礙作用增強(qiáng),L2中的電流減小,L2變暗,B項(xiàng)錯(cuò)誤；電阻的阻值不變,通過(guò)L3的電流也不變,亮度和原來(lái)一樣,C項(xiàng)對(duì)D項(xiàng)錯(cuò). 答案AC借題發(fā)揮(1)電阻的大小與交變電流的頻率無(wú)關(guān).(2)感抗的

12、大小隨交變電流頻率的增大而增大.(3)容抗的大小隨交變電流頻率的增大而減小.2如圖5310所示,三個(gè)燈泡相同, 而且足夠耐壓,電源內(nèi)阻忽略.單 刀雙擲開(kāi)關(guān)S接A時(shí),三個(gè)燈亮度相 同,那么S接B時(shí) () A三個(gè)燈亮度相同 B甲燈最亮,丙燈不亮 C甲燈和乙燈亮度相同,丙燈不亮 D只有丙燈不亮,乙燈最亮 圖5310解析：開(kāi)關(guān)S接A時(shí),甲、乙、丙三個(gè)支路均有交流電通過(guò).開(kāi)關(guān)S接B時(shí),電路處于直流工作狀態(tài),電容器C“隔直流、通交流”；電感線圈L“阻交流、通直流”；R對(duì)交流和直流有相同的阻抗.可判斷此時(shí)電路中I丙0,I甲不變,I乙增大；又因?yàn)闊襞萘炼扰c電功率(PI2R)成正比,所以只有丙燈不亮,乙燈最亮.

13、答案：D 例3如圖5311所示, 線圈的自感系數(shù)L和電容器的電容C都很小(如L1 mH,C200 pF),此電路的重要作用是 () A阻直流通交流,輸出交流 B阻交流通直流,輸出直流 C阻低頻通高頻,輸出高頻交流 D阻高頻通低頻,輸出低頻交流和直流圖5311 思路點(diǎn)撥根據(jù)電感和電容對(duì)交流中的高頻成分和低頻成分的阻礙作用不同來(lái)分析. 解析因線圈自感系數(shù)L很小,所以對(duì)低頻成分的阻礙作用很小,這樣直流和低頻成分能順利通過(guò)線圈,電容器并聯(lián)在電路中,起旁路作用,因電容C很小,對(duì)低頻成分的阻礙作用很大,而對(duì)部分通過(guò)線圈的高頻成分阻礙作用很小,被它旁路,最終輸出的是低頻交流和直流. 答案D 借題發(fā)揮 把電感器和電容器連接