电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用1.了解电容器在电路中起隔断直流、导通交变电流的作用，定性了解电容器对交变电流有阻碍作用，知道影响容抗大小的因素．(重点＋难点)2.了解电感器在电路中对直流有导通作用，能通过交变电流，定性了解电感对交流有阻碍作用，知道影响感抗大小的因素．(重点＋难点)3.简单了解电感器和电容器在电子技术中的应用．一、电容器对交流电的导通作用1．电容器不能使直流电通过，但能导通交流电．2．电容器导通交流电的实质：电容器接入交变电路中时，由于两极板的电压在周期性地变化，使电容器反复地充电和放电，虽然电容器的两极板间并没有电流通过，但在连接电容器和电源的电路中却形成交变电流．1．使用220 V交流电源的电器设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时用手触摸外壳时会有“麻手”的感觉，用测电笔测试时氖管也会发光，这是为什么呢？采取什么措施可解决这一问题？提示：与电源连接的机芯和金属外壳构成一个电容器，交变电流能够通过这个电容器，也就是说机芯、外壳间始终在进行着充放电，所以能感觉到“漏电”．解决方案就是金属外壳接地，其实现在生产的电器设备都增加了这一接地线．二、电容器对交流电的阻碍作用1．电容器对交流电有阻碍作用，此作用称为容抗．2．容抗的大小跟电容和交流电的频率有关．电容越小，容抗越大；频率越低，容抗越大．3．容抗公式：X C＝12πfC__．三、电容器在电子技术中的应用在电子技术中，常用的电容器有隔直电容(图甲)和旁路电容(图乙)两种．1．隔直电容：直流不能通过电容器C ，只能经电阻R 形成回路．2．旁路电容：C 的电容较小，低频信号不能通过，但高频干扰信号可以通过．四、电感器对交流电的阻碍作用1．电感器对交流电有阻碍作用，此作用称为感抗． 2．线圈的电感(即自感系数L )越大，交流电的频率越高，感抗越大．3．感抗公式：X L ＝2πfL ．五、电感器在电子技术中的应用两种扼流圈⎩⎪⎨⎪⎧低频扼流圈，主要作用“通直流、阻交流”.高频扼流圈，主要作用“通低频、阻高频”.2．直流电与交流电哪个更容易通过电感线圈？低频交流电与高频交流电哪个更容易通过电感线圈？提示：电感线圈对交流电有阻碍作用，对直流电没有阻碍作用，交流电的频率越高，阻碍作用越强.电容器对交变电流的阻碍作用当交变电流“通过”电容器时，给电容器充电或放电，形成充电或放电电流，在形成电流的过程中，对自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向移动的时候，电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个方向做定向移动，也就是说在电容器充电与放电过程中，在电容器两极形成跟原电压相反的电压，这就对电流产生了阻碍作用，即容抗X C ，X C ＝12πfC. 将电容器的两极接在交变电源两端时，电路中能产生持续的电流，这是由于电容器不断地交替产生充电与放电电流，但电路中的自由电荷并没有跨过电容器两极间的电介质从一个极板到达另一个极板．如图所示，白炽灯和电容器串联后接入交流电源两端，当交流电的频率增大时( )A ．电容器电容增大B ．电容器电容减小C ．电灯变暗D ．电灯变亮[思路点拨] 电容器对交变电流的阻碍作用与电容器的电容和交变电流的频率有关，而电容是由电容器本身的因素所决定．[解析] 由于电容器的电容是由本身结构及特性决定的，与电源的频率无关，故A 、B 两项错误；当电源频率增大时，由容抗X C ＝12πfC可知，容抗减小，故整个电路中的电流增大，所以电灯变亮，故C 错误，D 正确．[答案] D1.(多选)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 ．电流表示数增大B ．电压表示数增大C ．灯泡变暗D ．灯泡变亮解析：选AD.由频率增加可知，容抗减小，电流增大，电灯两端电压增大，电压表示数变小，灯泡功率增大而变亮，故选A 、D.电感器对交变电流的阻碍作用电感器对交变电流阻碍作用的实质交变电流通过线圈时，电流的大小和方向都不断变化，线圈中就必然会产生自感电动势．自感电动势的作用就是阻碍引起自感电动势的电流的变化．这样就形成了对交变电流的阻碍作用．当交变电流通过线圈时由产生的自感电动势E L ＝L ΔI Δt可知交变电源的频率越高，电流的变化越快，自感系数越大，产生的自感电动势就越大，即对交变电流的阻碍作用越大，也就是感抗越大，进一步研究表明感抗X L ＝2πfL .在交变电流经过电感线圈时产生的自感电动势仍然满足法拉第电磁感应定律和楞次定律，产生的自感电动势总是阻碍原电流的变化，这种作用的具体表现即是感抗．(多选)如图所示电路中，L 为电感线圈，R 为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u ＝2202·sin 100πt 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．电压表示数增大C．灯泡变暗D．灯泡变亮[思路点拨] 自感系数L越大，感抗越大，交变电流的频率f越大，感抗X L也越大，对电流的阻碍作用越强，电流越小，灯泡越暗．[解析] 由交流电压的瞬时值表达式可知电源频率原为50 Hz，当变为100 Hz时，线圈的感抗(X L＝2πfL)增大，电流减小，则电流表示数减小，所以A选项错误．因为流过灯泡的电流减小，所以灯泡变暗，即C正确，D错误．又电压表所测量的是线圈两端电压，而U L ＝U－U R，因U不变，灯泡两端的电压U R＝IR减小，所以U L增大．所以选项B也是正确的．[答案] BC解答此类题目的关键：(1)电感线圈的感抗X L＝2πfL，在自感系数不变的情况下与频率成正比．(2)能够正确判断出电压表、电流表所测量的元件，及电路的连接方式．2.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，如图所示，再接入原电路，通过线圈的电流为I′，则( )A．I′>I B．I′<IC．I′＝I D．无法比较解析：选B.长直导线的自感系数很小，感抗可忽略不计，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，但自感系数增大，对交变电流的阻碍作用不但有电阻，而且有感抗，阻碍作用增大，电流减小．故答案应选B.电阻、感抗、容抗的区别电阻感抗容抗产生的原因定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞由于电感线圈的自感现象阻碍电流的变化电容器两极板上积累的电荷对这个方向定向移动的电荷的反抗作用在电路中的特点对直流、交流均有阻碍作用只对变化的电流(如交流)有阻碍作用不能通直流，只能通变化的电流决定因素由导体本身(长短、粗细、材料)决定，与温度有关由线圈的自感系数和交流电的频率决定(成正比)由电容的大小和交流电的频率决定(成反比)电能的转化与做功电流通过电阻做功，电能转化为内能电能与磁场能往复转化电能与电场能往复转化虽然不要求应用容抗、感抗的公式进行计算，但熟记感抗及容抗公式X L＝2πfL和X C＝12πfC可快速判定感抗、容抗大小变化．(多选)如图所示，当交流电源的电压(有效值)U＝220 V，频率f＝50 Hz，3只灯泡L1、L2、L3的亮度相同(L无直流电阻)，若将交流电源的频率变为f＝100 Hz，电压不变，则( )A．L1灯比原来亮B．L2灯比原来亮C．L3灯和原来一样亮D．L3灯比原来亮[思路点拨] 根据电容器、电感器和电阻对电流的作用特点判断灯泡的亮、暗变化．[解析] 当将交流电源的频率换为f＝100 Hz时，交流电源的频率变大，根据电容器、电感器和电阻对电流作用的特点可知电容器的容抗减小，对电流的阻碍作用减弱，L1中的电流增大，L1变亮，A项正确；电感的感抗增大，对电流的阻碍作用增强，L2中的电流减小，L2变暗，B项错误；电阻的阻值不变，通过L3的电流也不变，亮度和原来一样，C项正确、D项错误．[答案] AC电阻、电感线圈、电容器在交流电路中的作用电阻对所有电流阻碍作用相同，阻碍的结果是电能转化为内能；纯电感线圈、电容器对交流的阻碍作用与频率有关，阻碍的结果是电能和磁场能、电场能相互转化．3.(多选)如图所示，三个灯泡相同，而且足够耐压，电源内阻忽略．单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时( )A．三个灯亮度不再相同B．甲灯最亮，丙灯不亮C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D．只有丙灯不亮，乙灯最亮解析：选AD.S接A时，为交流电源，此时R、L、C对交变电流的阻碍作用相同；S接B时，变为直流电源，故三灯亮度不再相同，其中乙灯最亮，而丙灯不亮，故A、D正确．电感和电容电路的综合分析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．[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析:[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] 见解析交流电路的分析跟直流电路的分析有很多相似的地方，但是由于电感、电容等电路元件自身的特点，而造成在分析电路时的不同，要特别注意这些元件的特性．4.如图所示，线圈L的自感系数和电容器的电容C都很小(如L＝100 μH，C＝100 pF)，此电路的主要作用是( )A．阻直流、通交流，输出交流电B．阻交流、通直流，输出直流电C．阻低频、通高频，输出高频交流电D．阻高频、通低频，输出低频交流电和直流电解析：选D.因线圈L的自感系数很小，所以对低频交流成分的阻碍作用很小，这样直流成分和低频交流成分能顺利通过线圈．电容器C为一旁路电容，因其电容很小，对高频交流成分的阻碍作用很小，这样部分通过线圈的高频交流成分又经过电容器C形成回路，最终输出的应为低频交流电和直流电，选项D正确．1．下列说法中正确的是( )A．电感器对交流的阻碍作用是因为电感器存在电阻B．电容器对交流的阻碍作用是因为电容器的电阻C．感抗、容抗和电阻一样，电流通过它们做功时都是电能转化为内能D．在交变电路中，电阻、感抗、容抗可以同时存在解析：选D.交变电流通过线圈时，在线圈上产生自感电动势，对电流的变化起到阻碍作用，A错．交流电通过电容器时，电容器两极间的电压与电源电压相反，阻碍了电流的流动，B 错．电流通过它们做功时，只有在电阻上产生热，在线圈上产生磁场能，在电容器上产生电场能，C错，故D对．2．(多选)电感器对交变电流影响的以下说法中，正确的是( )A．电感器对交变电流有阻碍作用B．电感器对交变电流阻碍作用越大，感抗就越小C．电感器具有“通交流、阻直流，通高频、阻低频”的性质D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感器对交变电流的阻碍作用就越大解析：选AD.电感器对交变电流有阻碍作用，且频率越高阻碍作用越大．线圈自感系数越大，对相同频率的交变电流阻碍作用越大，故A、D正确．电感器有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的特点，故C错误．3．(多选)对电容器能通交变电流的原因，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，电路中才有交变电流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，电路中才有交变电流C．在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动D．在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器解析：选BD.电容器实质上是通过反复充、放电来实现通电的，并无电荷流过电容器．4．如图所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯L1变亮，灯L2变暗，灯L3不变，则M、N、L中所接元件可能是( )A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器解析：选C.当交变电流的频率增大时，电感器对交变电流的阻碍作用增大，故与电感器串联的灯泡变暗，即N为电感器；电容器对交变电流的阻碍作用随交变电流频率的增大而减小，故与电容器串联的灯泡变亮，即M为电容器；由于电阻的大小与交变电流的频率无关，故与电阻串联的灯泡亮度不变，即L为电阻．故选项C正确．5．如图所示的电路，有直流和交流成分的电流通过，为了尽量减少R2上的交流成分，应( )A．选用自感系数较大的线圈和电容较小的电容器B．选用自感系数较小的线圈和电容较大的电容器C．选用自感系数较小的线圈和电容较小的电容器D．选用自感系数较大的线圈和电容较大的电容器解析：选D.由于电感器具有“通低频、阻高频”、电容器具有“隔直流、通交流”的作用，故通过线圈L后的高频电流减少了，将电容器C与电阻R2并联，交流成分经过电阻R2“旁边”的电容器C，而直流成分不能通过电容器而通过电阻R2，这样负载电阻R2的交流成分就更少了，为了尽量减少R2上的交流成分，应该选用自感系数较大的线圈和电容较大的电容器，故D对，A、B、C错．一、单项选择题1．在交流电路中，要减小电容器的容抗，可以( )A．减小两极板的正对面积B．减小极板间的距离C．适当增大交变电流的电压D．减小交变电流的频率解析：选B.容抗与交流电压的大小无关，f减小，容抗增大，C、D错误；极板正对面积减小，C减小，容抗增大，A错误；两极间距离减小，C增大，容抗减小，B正确．2．如图所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A示数增加，可行的办法是( )A．使发电机F的转速增加B．使发电机的转速减小C．在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D．使电容器两板间距离增大解析：选A.发电机转速增加，交变电流的频率增加，容抗减小，发电机电动势随转速增加而增大，故A对，B错．电容器间的电介质介电常数减小，或距离增大，电容都减小，容抗增大，电流减小，故C、D均错．3．关于低频扼流圈，下列说法中正确的有( )A．这种线圈的自感系数很小，对直流无阻碍作用B．这种线圈的自感系数很大，对低频交流有很大的阻碍作用C．这种线圈的自感系数很大，对高频交流的阻碍作用比对低频交流的阻碍作用更大D．这种线圈的自感系数很小，对高频交流的阻碍作用很大而对低频交流的阻碍作用很小解析：选C.这种线圈的自感系数很大，且线圈本身有电阻，所以对直流电也有一定的阻碍作用，但较小可忽略，A错；低频扼流圈的自感系数较大，它对电流的阻碍作用是“通低频，阻高频”，故选项C正确．4．两个相同的白炽灯泡L1和L2接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联．当a、b间接电压最大值为U m、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同．更换一个新的正弦交流电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度．新电源两极的电压最大值和频率可能是( )A．最大值仍为U m，而频率大于fB．最大值仍为U m，而频率小于fC．最大值大于U m，而频率仍为fD．最大值小于U m，而频率仍为f解析：选B.更换新电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度，说明电容器的容抗增大，电感器的感抗减小．由频率对容抗、感抗的影响可知新电源频率减小，所以B正确．5．某电源输出的电流中既有交流又有直流成分，如果需要在R上得到直流成分，应在如图所示电路中的A、B两处连接合适的元件．合理的连接方式是( )A．A、B处均接电感器B．A、B处均接电容器C．A处接电感器，B处接电容器D．A处接电容器，B处接电感器解析：选C.由于直流和交流都可以通过电感线圈，而电容器只允许交流通过，故A处接电感器，B处接电容器，就可以使R上得到直流成分，C正确．6．在频率为f的交流电路中，如图所示，当开关依次分别接通R、C、L支路时，通过各支路的电流有效值相等，若将交变电流的频率提高到2f，保持其他条件不变，则下列几种情况可能的是( )A．通过R的电流有效值不变B．通过C的电流有效值变小C．通过L的电流有效值变大D．通过R、C、L的电流有效值都不变解析：选A.电阻对交变电流的阻碍作用与交变电流的频率无关，因此通过电阻的电流有效值不变，故A选项正确．二、多项选择题7．在交流电路中，下列说法正确的是( )A．影响电流与电压关系的，不仅有电阻，还有电感和电容B．电感器对交变电流有阻碍作用，是因为交变电流通过电感线圈时，线圈中产生自感电动势阻碍电流的变化C．交变电流能通过电容器，是因为交变电压的最大值大于击穿电压，电容器被击穿了D．电容器的电容越大、交变电流的频率越高，容抗就越大解析：选AB.交变电流能通过电容器是因为交流电路中的电容器的两极加上交变电压后，两极板上不断进行充、放电，电路中产生电流，表现为交变电流通过了电容器，故C项错．电容器的电容越大、交变电流的频率越高，容抗越小，D项错．8．“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频和机械振动，如图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器，则( )A．甲扬声器是低音扬声器B．C2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器C．L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D．L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流解析：选AD.电感对电流的阻碍作用是“通直流，阻交流”“通低频，阻高频”，电容对电流的阻碍作用是“通交流，隔直流”“通高频，阻低频”．线圈L1的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分，通过线圈L1的信号中还有少量的高频成分，C1的作用就是滤掉少量的高频成分，让低频信号通过扬声器甲，故扬声器甲是低音扬声器，选项A正确、C错误；C2的作用是让高频信号通过，阻碍低频成分，L2的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分通过，减弱通过扬声器乙的低频电流，扬声器乙是高音扬声器，选项B错误，D正确．9.某电路的输入电流既有直流成分，又有交流高、低频成分，若通过如图装置，只把交流低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各元件的作用，说法正确的是( )A．L起到消除交流成分的作用B．C1是隔直电容器C．C2起到消除高频成分的作用D．以上说法都不对解析：选BC.线圈L通直流阻交流，起到消除直流成分的作用，A错；C1隔直流通交流，B 对；C2允许高频通过，起到消除高频成分的作用，C对．10．某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图甲所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后(如图乙所示)，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图丙a、b、c所示，则下列判断中正确的是( )A．AB间是电容器B．BC间是电感线圈C．CD间是电容器D．CD间是定值电阻解析：选ABD.根据题图a可知，有瞬时充电电流，稳定后电路中无电流，说明AB间是电容器，充电完毕，电路为开路，故A正确．根据题图b可知，阻碍电流增大，但是稳定后电流恒定，符合电感线圈的特点，所以BC间为电感线圈，故B正确．根据题图c，接通电路后，电流马上达到稳定值，说明CD间为定值电阻，故C错误，D正确．三、非选择题11．如图所示，从AO输入的信号中，有直流电和交流电两种成分．(1)现在要求信号到达BO两端只有交流电，没有直流电，需要在AB端接一个什么元件？该元件的作用是什么？(2)若要求信号到达BO端只有直流电，而没有交流电，则应在AB端接入一个什么元件？该元件的作用是什么？解析：根据电容器和电感器对直流电和交流电的作用原理进行分析．(1)因为BO端不需要直流电，只需要交流电，故根据电容器C有“通交流、隔直流”作用，应在AB端接入一个电容器C.该电容器对直流电有阻隔作用，对交流电有通过作用．(2)因为BO端不需要交流电，只需要直流电，故根据电感L有“通直流、阻交流”的作用，应在AB端接入一个低频扼流圈．答案：(1)电容器通交流、隔直流(2)低频扼流圈通直流、阻交流12．在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分又有低频成分，如果只需要把低频成分输送到下一级装置，只要在两极电路之间接入一个高频扼流圈就可以了．高频扼流圈是串联还是并联接入电路？如图所示的接法对吗？为什么？解析：因为高频扼流圈自感系数较小，它有通低频、阻高频的功能，低频通过它很容易，而高频交流通过时却很“费力”，因此，在电路中串联一个高频扼流圈就可以达到只把低频交流成分输送到下一级装置的目的．答案：串联正确原因见解析。
电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用必备知识·自主学习一、电容器对交流电的作用交流电通过电容器和通过小灯泡的实质是一样的吗?提示:不一样,对电容器来讲,电荷没有通过电容器,只是反复地充电、放电,好像通过了而已。
1.导通作用:(1)结论:交变电流能够通过电容器,直流不能通过电容器。
(2)电容器导通交流电的实质:两极板间的电压周期性变化,使电容器反复地充电和放电,在电路中形成交变电流。
2.阻碍作用:(1)结论:电容器对交流电有阻碍作用,且其阻碍作用的大小与交流电的频率和电容器的电容有关。
(2)容抗:电容器对交流电的阻碍作用。
(3)影响容抗大小的因素:电容器的电容越小,容抗越大;频率越低、容抗越大。
二、电容器在电子技术中的应用1.电容器在电路中的作用:“隔直流,通交流,频率越高,阻碍作用越小”。
2.应用:(1)隔直电容:在两级电路间串联(选填“串联”或“并联”)一个电容器来阻止直流(选填“直流”或“交流”)成分通过。
(2)旁路电容:利用电容器对高频电流阻碍作用小而对低频电流阻碍作用大的特性,在下级电路的输入端并联(选填“串联”或“并联”)一个电容,通过电容器可滤除高频(选填“高频”或“低频”)干扰信号。
三、电感器对交流电的阻碍作用1.结论:电感器对交流电有阻碍作用,且其阻碍作用的大小与交流电的频率和自感系数有关。
2.感抗:(1)物理意义:表示电感器对交变电流的阻碍作用的大小。
(2)影响感抗大小的因素:线圈的自感系数越大,交流电的频率越高,感抗越大。
四、电感器在电子技术中的应用1.低频扼流圈:自感系数较大,感抗较大,对低频交变电流有很大的阻碍作用,而对直流的阻碍作用较小。
2.高频扼流圈:自感系数较小,感抗较小,对高频交变电流有很大的阻碍作用,而对低频交流的阻碍作用较小。
关键能力·合作学习知识点一电感器对交变电流阻碍作用的分析1.线圈对交变电流的阻碍作用的原因:交变电流通过线圈时,由于电流的变化引起通过线圈的磁通量发生变化,在线圈中产生自感电动势而阻碍电流的变化,也就阻碍了交变电流的通过形成感抗。
