4電容器在交流電路中的作用5電感器在交流電路中的作用第二章交變電流[學(xué)習(xí)目標(biāo)]

1.通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，了解電容器和電感器對(duì)交變電流的阻礙和導(dǎo)通作用.2.知道容抗和感抗的物理意義以及與哪些因素有關(guān).3.能夠分析簡(jiǎn)單電路中的電容器、電感器的作用.內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ)重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)自主預(yù)習(xí)一、電容器在交流電路中的作用1.電容器對(duì)交流電的導(dǎo)通作用電容器接入交變電路中時(shí)，由于兩極板間的電壓在周期性地變化，使電容器反復(fù)地

和

，雖然電容器的兩極板間并沒(méi)有

通過(guò)，但在連接電容器的電源和電路中形成

電流.2.電容器對(duì)交流電的阻礙作用電容器對(duì)交流電有阻礙作用，電容器對(duì)

的阻礙作用稱為

.容抗大小跟電容有關(guān)，電容越小，容抗

；容抗大小還跟交流電的頻率有關(guān)，頻率越低，容抗

.3.電容器在電子技術(shù)中的應(yīng)用在電子技術(shù)中，常用的電容器有

電容和

電容.充電放電電流交變交流電容抗越大越大隔直旁路二、電感器在交流電路中的作用1.電感器對(duì)交流電的阻礙作用電感器對(duì)交流電有阻礙作用，阻礙作用的大小可用

表示.線圈的電感(即自感系數(shù)L)越大，交流電的頻率越高，線圈對(duì)交流電的阻礙作用

，即

.2.電感器在電子技術(shù)中的應(yīng)用兩種扼流圈感抗越大感抗越大低頻扼流圈，主要作用“通

，阻

”.高頻扼流圈，主要作用“通

，阻

”.直流交流低頻高頻[即學(xué)即用]1.判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)線圈的匝數(shù)越多，對(duì)同一個(gè)交變電流的阻礙作用就越大.(

)(2)線圈對(duì)交變電流的阻礙作用隨著交變電流的頻率的增大而減小.(

)(3)電流通過(guò)電容器，并不是電荷穿過(guò)電容器兩極板間的絕緣層到達(dá)另一極板，而是電容器不斷地充、放電的表現(xiàn).(

)(4)電容器的電容越大，對(duì)同一交變電流的阻礙作用就越大.(

)答案√××√2.在頻率為f的交變電流電路中，如圖1所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S依次分別接通R、C、L支路，這時(shí)通過(guò)各支路的電流有效值相等.若將交變電流的頻率提高到2f，維持其他條件不變，則通過(guò)R的電流有效值

，通過(guò)C的電流有效值

，通過(guò)L的電流有效值

.(選填“不變”“變大”或“變小”)答案圖1不變變大變小重點(diǎn)探究[導(dǎo)學(xué)探究]

如圖2甲、乙所示，把燈泡和電容器串聯(lián)起來(lái)，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源上.一、電容器對(duì)交變電流的阻礙作用答案圖2(1)觀察燈泡的發(fā)光情況，并分析原因.答案甲圖中的燈泡不亮，乙圖中的燈泡亮.甲圖中的電源是直流電源，電容器在電路中是斷路，電路中沒(méi)有電流，燈泡不亮.乙圖中的電源是交流電源，把交流電源接到電容器兩個(gè)極板上后，電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有了電流，好像是交變電流“通過(guò)”了電容器，燈泡就亮了，但實(shí)際上自由電荷并沒(méi)有通過(guò)電容器兩極板間的絕緣介質(zhì).(2)若把圖乙中的電容器去掉，變成圖丙所示電路，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么？答案答案燈泡變得比乙中亮，說(shuō)明電容器對(duì)交變電流有阻礙作用.(3)在圖乙中，改變電容器的電容和電源頻率，燈泡亮度會(huì)有什么變化？說(shuō)明了什么？答案電源頻率不變時(shí)，電容越大，燈泡越亮；電容不變時(shí)，電源頻率越高，燈泡越亮.電容器的電容和交變電流的頻率都對(duì)電容器對(duì)交變電流的阻礙作用有影響.[知識(shí)深化]電容器在充、放電的過(guò)程中電容器兩極板上聚集著等量異種電荷，從而在兩極板間存在著電場(chǎng)，此電場(chǎng)的電場(chǎng)力阻礙電荷的定向移動(dòng)，其表現(xiàn)就是電容器對(duì)交流電的阻礙作用.例1

如圖3所示，電路由交流電源供電，最大電壓保持不變，如果交變電流的頻率升高，則下列說(shuō)法中正確的是

A.電容器上的電荷量最大值增大B.電容器的容抗增大C.電路中燈泡的亮度變亮D.電路中燈泡的亮度變暗答案√圖3解析當(dāng)交變電流的頻率升高時(shí)，電容器的容抗減小，燈泡的亮度變亮，燈泡兩端的電壓變大，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；電容器兩端的電壓變小，由Q＝CU可知，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.解析交變電流不同于直流，交變電流能“通過(guò)”電容器.交變電流的頻率改變，電容器的容抗改變，電容器兩端的電壓變化，燈泡兩端的電壓也隨著變化.總結(jié)提升例2

(多選)如圖4甲、乙所示是電子技術(shù)中的常用電路，a、b是各部分電路的輸入端，其中輸入的交流高頻成分用“～～～”表示，交流低頻成分用“～”表示，直流成分用“－”表示.關(guān)于兩圖中負(fù)載電阻R上得到的電流特征是

A.圖甲中R得到的是交流成分B.圖甲中R得到的是直流成分C.圖乙中R得到的是低頻成分D.圖乙中R得到的是高頻成分答案√圖4解析√解析當(dāng)交變電流加在電容器上時(shí)，電容器有“通交流、隔直流，通高頻、阻低頻”的特性，題圖甲中電容器隔直流，R得到的是交流成分，A正確，B錯(cuò)誤；題圖乙中交流高頻成分能通過(guò)電容器，電容器阻礙交流低頻成分，R得到的是低頻成分，C正確，D錯(cuò)誤.(1)兩種情況下燈泡的亮度有什么不同？說(shuō)明了什么？[導(dǎo)學(xué)探究]

如圖5所示，把帶鐵芯的線圈L與小燈泡串聯(lián)起來(lái)，先把它們接到直流電源上，再把它們接到有效值等于直流電源電壓的交流電源上.二、電感器對(duì)交變電流的阻礙作用圖5答案答案甲圖中燈泡比乙圖中燈泡更亮，說(shuō)明電感器對(duì)交變電流有阻礙作用.(2)乙圖中換用自感系數(shù)更大的線圈或調(diào)換頻率更高的交流電源，燈泡的亮度有何變化？說(shuō)明了什么？答案答案不論是換用自感系數(shù)更大的線圈還是調(diào)換頻率更高的交流電源，燈泡均變得更暗，說(shuō)明線圈的自感系數(shù)越大，交流電的頻率越高，線圈對(duì)交流電的阻礙作用越大.[知識(shí)深化]交變電流通過(guò)電感器時(shí)，由于電流時(shí)刻在變化，在線圈中就會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，而自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙原電流的變化，故電感器對(duì)交變電流產(chǎn)生阻礙作用.例3

(多選)如圖6所示實(shí)驗(yàn)電路中，若直流電壓和交變電壓的有效值相等，S為雙刀雙擲開(kāi)關(guān)，下面敘述正確的是

A.當(dāng)S擲向a、b時(shí)燈較亮，擲向c、d時(shí)燈較暗B.當(dāng)S擲向a、b時(shí)燈較暗，擲向c、d時(shí)燈較亮C.S擲向c、d，把電感線圈中的鐵芯抽出時(shí)燈

變亮D.S擲向c、d，電源電壓不變，而使頻率減小時(shí)，燈變暗答案解析√√圖6解析線圈對(duì)直流無(wú)感抗，對(duì)交變電流有感抗，當(dāng)交流電頻率減小時(shí)，感抗變小，燈變亮；有鐵芯時(shí)感抗更大，故鐵芯抽出時(shí)燈變亮.1.容抗的大小除了與電容自身的性質(zhì)有關(guān)外，還與交變電流的頻率有關(guān).若用XC表示容抗，則XC＝2.感抗的大小除了與電感線圈自身的性質(zhì)有關(guān)外，還與交變電流的頻率有關(guān).若用XL表示感抗，則XL＝2πfL.3.電阻無(wú)論對(duì)直流還是交流，阻礙作用相同，只取決于電阻本身.三、電阻、感抗、容抗的對(duì)比解析當(dāng)交變電流的頻率變大時(shí)，線圈的感抗變大，電容器的容抗變小，因此L3變亮，L2變暗.又因?yàn)殡娮柙谥绷骱徒涣麟娐分衅鹣嗤淖饔?，故L1亮度不變，所以選D.例4如圖7所示，電路中完全相同的三只燈泡L1、L2、L3分別與電阻R、線圈L、電容器C串聯(lián)，然后再并聯(lián)到220V、50Hz的交流電源上，三只燈泡亮度恰好相同.若保持交變電壓不變，將交變電流的頻率增大到60Hz，則發(fā)生的現(xiàn)象是

A.三燈亮度不變B.三燈均變亮C.L1不變、L2變亮、L3變暗D.L1不變、L2變暗、L3變亮圖7答案解析√1.電阻對(duì)交流、直流有相同的阻礙作用，交流頻率變化時(shí)，阻礙作用不變.2.電容器通交流、隔直流，通高頻、阻低頻.3.電感器通直流、阻交流，通低頻、阻高頻.4.在分析電流變化時(shí)，把感抗、容抗類比于導(dǎo)體的電阻，再用歐姆定律分析.總結(jié)提升達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(容抗的理解)如圖8所示的電路，F(xiàn)為一交流發(fā)電機(jī)，C為平行板電容器，為使電流表A的示數(shù)增大，可行的辦法是

A.使發(fā)電機(jī)F的轉(zhuǎn)速增大B.使發(fā)電機(jī)F的轉(zhuǎn)速減小C.在平行板電容器間換用相對(duì)介電常數(shù)較小的電介質(zhì)D.使電容器兩極板間的距離增大答案√解析1234圖8解析當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，交變電流的頻率增大，電容器容抗減小，電流表A的示數(shù)增大，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在平行板電容器間換用相對(duì)介電常數(shù)較小的電介質(zhì)時(shí)，電容器的電容減小，電容器兩極板間距離增大時(shí)電容也減小，當(dāng)電容減小時(shí)，容抗增大，對(duì)交變電流的阻礙作用增大，電流表A的示數(shù)減小，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤.12342.(感抗的理解)(多選)在如圖9所示的電路中，L為電感線圈，燈泡的電阻值為R，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無(wú)限大，交流電源的電壓u＝220sin(100πt)V.若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100Hz，下列說(shuō)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√答案解析圖9√1234解析由u＝220sin(100πt)V，可得電源原來(lái)的頻率f＝＝50Hz，當(dāng)電源頻率由原來(lái)的50Hz增為100Hz時(shí)，線圈的感抗增大，在電壓不變的情況下，電路中的電流減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；燈泡的電阻值R是一定的，電流減小時(shí)，實(shí)際消耗的電功率(P＝I2R)減小，燈泡變暗，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；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(shí)，UR減小，因電源電壓的有效值保持不變，故UL＝U－UR增大，故電壓表示數(shù)增大，選項(xiàng)B正確.12343.(電阻、感抗、容抗的對(duì)比)如圖10所示，把電阻R、電感線圈L、電容器C并聯(lián)到一交流電源上，三個(gè)電流表的示數(shù)相同.若保持電源電壓大小不變，而將頻率降低，則三個(gè)電流表的示數(shù)I1、I2、I3的關(guān)系是

A.I1＝I2＝I3

B.I1>I2>I3C.I2>I1>I3

D.I3>I1>I2答案√圖10解析1234解析在交流電路中，當(dāng)頻率減小時(shí)，電阻對(duì)交流的阻礙作用不變，電感線圈對(duì)交流的阻礙作用(感抗)減小，電容器對(duì)交流的阻礙作用(容抗)增大.電流與電壓、電阻(感抗、容抗)的關(guān)系符合歐姆定律.所以R支路電流I1不變，L支路電流I2增大，C支路電流I3減小，選項(xiàng)C正確.12344.(電阻、感抗、容抗的對(duì)比)(多選)如圖11所示的電路中，a、b兩端連接的交流電源中既含高頻交流，又含低頻交流，L是一個(gè)25mH的高頻扼流圈，C是一個(gè)100pF的電容器，R是負(fù)載電阻，下列說(shuō)法正確的是

A.L的作用是“通低頻