第五章：交變電流

第3節(jié)：電感和電容對交變電流的影響（3）（2）課前思考

如果把下圖所示的三種電壓加在同一純電阻R的兩端，產(chǎn)生的效果是否相同？若把它們加在同一自感線圈或同一電容器的兩端，又會如何呢？（1）SELSuL一、電感器對交變電流的阻礙作用實驗現(xiàn)象：與直流電源相接，燈較亮；

與交流電源相接，燈較暗；若在線圈中加入鐵芯，燈更暗；若增加交流電的頻率，燈也更暗。實驗結(jié)論：電感對交變電流有阻礙作用3、影響感抗大小的因素線圈的自感系數(shù)

L交變電流的頻率

fL越大，f越高，XL越大即：XL=2π?L=ωL感抗1、定義：電感線圈對交變電流的阻礙作用。2、物理意義：是描述電感對交變電流的阻礙作用大小的物理量，用字母XL表示，單位是歐(Ω)。4、原因：

感抗是由于通過線圈的電流發(fā)生變化產(chǎn)生自感電動勢對電流的變化產(chǎn)生阻礙作用，頻率越高，電流變化越快，產(chǎn)生的自感電動勢越大，阻礙作用越大，感抗也就越大。5、能量的轉(zhuǎn)化：電能和磁場能的往復(fù)轉(zhuǎn)化

1、低頻扼流圈：2、高頻扼流圈：1）構(gòu)造：線圈繞在閉合的鐵芯上，匝數(shù)N為幾千~幾萬，自感系數(shù)L為幾十亨，且線圈的電阻較小。2）作用：通直流，阻交流1）構(gòu)造：線圈繞在圓柱形的鐵氧體芯上，匝數(shù)N為幾百或幾十，自感系數(shù)L為幾個毫亨。2）作用：通直流，通低頻阻高頻電感在生產(chǎn)科技中的應(yīng)用例1如圖，交流電電壓的有效值和直流電電壓相等，當(dāng)開關(guān)接直流電源時，燈泡的實際功率P1，當(dāng)接交流電時，功率P2，則（）A.P1=P2B.P1>P2C.P1<P2。2.交流電通過一段長導(dǎo)線時電流I1，把導(dǎo)線繞成線圈，再接入原電路，電流I2，則（）A.I1=I2B.I1<I2C.I1>I2分析：對直流電：電能全部轉(zhuǎn)化為熱能對交流電：電能轉(zhuǎn)化為燈泡的熱能和磁場能思考與討論

低頻扼流圈對高頻交流電是否有顯著的阻礙作用？高頻扼流圈對低頻交流電是否有顯著的阻礙作用？

低頻扼流圈阻礙的是一切的交流電，故對高頻交流電有顯著的阻礙作用；而高頻扼流圈阻礙的是高頻交流電，故對低頻交流電無阻礙作用。低頻扼流圈的應(yīng)用

低頻扼流圈的作用是通直流阻交流，所以R2兩端的直流電壓與R1兩端大約相等，但交流電壓比R1兩端小很多。該電路中應(yīng)選擇自感L較大的線圈。直流成分SECSuC二、交變電流能通過電感器

實驗現(xiàn)象：通交流時，燈會亮；但若將電容短接，燈更亮。

實驗結(jié)論：電容對交變電流有阻礙作用為什么電容有阻直流通交流的作用？1、電容阻直流：是因為電容器的兩個極板被絕緣介質(zhì)隔開了，故只有在通電的瞬間有短暫電流。2、電容通交流：實際上也并沒有電荷通過電容器的兩個極板間的絕緣介質(zhì)，但當(dāng)交流電壓升高時，對電容充電，有充電電流，而當(dāng)交流電壓降低時，電容放電，有放電電流。充電放電思考與討論IIII1、定義：電容器對交變電流的阻礙作用3、影響容抗大小的因素電容器的電容C交變電流的頻率f容抗2、物理意義：描述電容對交變電流的阻礙作用大小的物理量，用字母XC表示，單位是歐(Ω)。C越大，f越高，XC越小即：XC=2π?C1=ωC14、電容的作用：阻低頻，通高頻。(1)隔直電容：隔直流，通交流。在電子技術(shù)中，聲音、圖像等信號都有要變成交流來處理。微弱的信號電流往往需要經(jīng)過幾級放大，在某級放大之后，要把信號送到下級，但兩級的直流工作狀態(tài)不能相互影響。這時可以在兩級之間接入右圖所示的電路,圖中的電容器稱為耦合電容器。這個電容起到了“隔直流，通交流”的作用。5、應(yīng)用(2)高頻旁路電容：通高頻，阻低頻。在電子技術(shù)中，從某一裝置輸出的交流常常既有高頻成分，又有低頻成分。如果只需要把低頻成分輸送到下一級裝置，可以在一級電路的輸入端并聯(lián)一個電容器。這樣，進(jìn)入下一級的高頻成分就很少了。這中電容器叫做高頻旁路電容器。這個電容器起到了“高頻旁路”的作用。結(jié)論：通交流，隔直流，通高頻，阻低頻。課堂練習(xí)

使用220V交流電源的電氣設(shè)備和電子儀器，金屬外殼和電源之間都有良好的絕緣，但是有時候用手觸摸外殼仍會感到“麻手”，用試電筆測試時，氖管發(fā)光，這是為什么？

這是因為與電源相連的機(jī)芯和金屬外殼可以看作電容器的兩個極板，電源中的交變電流能夠通過這個“電容器”。故為了確保安全，電器設(shè)備和電子儀器的金屬外殼都應(yīng)接地。三、電感和電容的組合應(yīng)用（1）如果將電容C與負(fù)載并聯(lián)，然后與電感L串聯(lián)，能更好的起到濾掉電流中交流成分或高頻成分（2）如果將電感L與負(fù)載并聯(lián)，然后與電容C串聯(lián)，能更好的起到濾掉電流中直流成分或低頻成分負(fù)載輸入(1)負(fù)載輸入(2)

由于低頻扼流圈的作用是通直流阻交流，電容的作用是通交流阻直流，所以上述電路中通過R2的交流成分將進(jìn)一步減小。該電路中應(yīng)選擇自感L較大的線圈和電容C較大的電容器。電容和電感的組合應(yīng)用直流成分四、電阻、感抗和容抗的比較電阻感抗容抗產(chǎn)生原因在電路中的特點決定因素電能的轉(zhuǎn)化與做功定向移動的自由電荷與靜止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在這個方向上定向移動的電荷的反抗作用對直流和交流均有阻礙作用只對變化的電流（如交流）有阻礙作用不能通直流只能通變化的電流由導(dǎo)體本身決定，與溫度有關(guān)由自感線圈的自感系數(shù)和交流電的頻率決定由電容的大小和交流電的頻率決定電流通過電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場能反復(fù)轉(zhuǎn)化電能和電場能反復(fù)轉(zhuǎn)化通直流，阻交流

電容對交變電流的作用：通交流，隔直流電感對交變電流的作用：低頻扼流圈（L大）高頻扼流圈（L小）隔直電容（C大）高頻旁路電容（C?。┩ǖ皖l，阻高頻通高頻，阻低頻5.3電感和電容對交變電流的影響小結(jié)感抗和容抗跟電感和電容本身有關(guān)，還跟交流的頻率有關(guān)。fLXLp2=

例1、如圖所示，從ab端輸入的交流含有高頻和低頻成分，為了使R上盡可能少地含有高頻成分，采用圖示電路，其L的作用是_____，C的作用是_____。解析：因L有“通低頻、阻高頻”的特點，因此L的作用是阻擋高頻成分；而通過L后還有少量的高頻成分，利用C“通高頻、阻低頻”的特點,使絕大部分高頻成分從C流過。RLCabR1R2L說一說(閱讀P39)阻高頻通高頻R2LC大電容例2、如圖所示，當(dāng)交流電源的電壓（有效值）U＝220V、頻率f＝50Hz時，三只燈A、B、C的亮度相同（L無直流電阻）。（1）將交流電源的頻率變?yōu)閒＝100Hz，則（

）（2）將電源改為U＝220V的直流電源，則（）A．A燈比原來亮B．B燈比原來亮C．C燈和原來一樣亮D．C燈比原來亮

ACBC直流電只受直流電阻的影響。線圈除受直流電阻的影響還受感抗的阻礙作用串聯(lián)分壓練習(xí)1、如圖所示，線圈L的自感系數(shù)和電容器的電容C都很?。ㄈ鏛＝100μH，C＝100pF）。此電路的主要作用是（）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，輸出高頻交變電流D．阻高頻、通低頻，輸出低頻交變電流和直流電D“通直阻交，通低阻高”旁側(cè)C：“通交隔直”“通高阻低”練習(xí)2、如圖所示，甲、乙是規(guī)格相同的燈泡，A、B兩端加直流電壓時，甲燈正常發(fā)光，乙燈完全不亮；當(dāng)A、B兩端加上有效值和直流電壓相等的交流電壓時，甲燈發(fā)出微弱的光，乙燈能正常發(fā)光。下列說法正確的有：（）BCA．與甲燈串聯(lián)的元件X是電容器B．與乙燈串聯(lián)的元件Y是電容器C．與甲燈串聯(lián)的元件X是電感線圈D．與乙燈串聯(lián)的元件Y是電感線圈X可能是電阻或線圈Y定是電容CX定是線圈

例1、如圖所示，L為電感線圈，R為燈泡，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無窮大，交流電源的電壓u=311sin100πtV，若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100Hz，下列說法正確的是

A、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BC

例2、如圖所示，接在交流電源上的電燈泡正常發(fā)光，以下說法正確的是

A、把電介質(zhì)插入電容器，燈泡變亮；

B、增大電容器兩板間的距離，燈泡變亮；

C、減少電容器兩板間的正對面積，燈泡變暗；

D、使交變電流頻率減小，燈泡變暗A(chǔ)CD

例3、如圖所示，線圈的自感系數(shù)L和電容器的電容C都很小，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，輸出高頻電流

D.阻高頻通低頻，輸出低頻和直流D

例4、如圖所示電路中，三只電燈的亮度相同，如果交流電的頻率增大，三盞電燈的亮度將如何改變?為什么?燈泡L1的亮度將變暗；燈泡L2的亮度將變亮.因此其亮度不變。

例5、“二分頻”，音箱內(nèi)有兩個不同口徑的揚聲器，它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段，分別稱為高音揚聲器和低音揚聲器．音箱要將擴(kuò)音機(jī)送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低頻段分離出來，送往相應(yīng)的揚聲器．圖為音箱的電路圖，高、低頻混合電流由a、b端輸入，L1和L2是線圈，C1和C2是電容器

A.甲揚聲器是高音揚聲器

B.C2的作用是阻礙低頻電流通過乙揚聲器

C.L1的作用是阻礙低頻電流通過甲揚聲器

D.L2的作用是減弱乙揚聲器的低頻電流BD

一、電感器對交變電流的阻礙作用1．電感對交變電流的阻礙作用的大小用_____來表示，線圈的__________越大，交變電流的_____越高，阻礙作用就越大，_____也就越大．感抗自感系數(shù)頻率感抗課堂小結(jié)2．扼流圈是電子技術(shù)中常用的電子元件，分為兩種：一種是線圈繞在鐵芯上，它的自感系數(shù)較____，感抗較大，叫做______扼流圈，它的作用是_______________；另一種是線圈繞在鐵氧體芯上或空心，它的自感系數(shù)較___,感抗較小，叫做_____扼流圈,它的作用是________________．大低頻通直流，阻交流小高頻通低頻，阻高頻二、交變電流能夠通過電容器通過實驗可以看到交變電流能夠通過電容器，其實自由電荷并未通過兩極板間的絕緣介質(zhì)，只是在交流電壓的作用下，電容器交替進(jìn)行_____和_____，電路中就有了電流．充電放電課堂小結(jié)三、電容器對交變電流的阻礙作用電容對交變電流的阻礙作用的大小用______來表示，電容器的______越大，交變電流的頻率越高，電容器對交變電流的阻礙作用就越小，______也就越小．電容對交變電流的作用是_______________________________．容抗電容容抗通交流，隔直流，隨堂小結(jié)通高頻，阻低頻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(dāng)交流電源的頻率增加時(

)A．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AD隨堂練習(xí)2、如圖示a、b的