高二物理电感和电容对交变电流的影响

电感和电容对交变电流的影响【要点梳理】要点一、电感对交变电流的阻碍作用1．电感线圈对交变电流的阻碍作用。

交变电流通过线圈时，由于电流时刻在变化，所以自感现象就不断发生，而自感电动势总是阻碍电流变化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用。

2．电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗来表示。

线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越大，电感对交变电流的阻碍作用就越大，感抗也就越大。

3．由影响感抗的因素“频率”可知：电感线圈对恒定电流0I t ∆⎛⎫=⎪∆⎝⎭没有感抗作用，因此电感线圈可以概括为“通直流，阻交流”。

同时对频率越高的交变电流，感抗越大，即所谓“通低频，阻高频”。

由影响感抗的因素“自感系数”可知：要使低频扼流圈感抗大，就要用自感系数较大的线圈即匝数较多并有铁芯的扼流圈来担任；高频扼流圈的自感系数要小得多，可以用匝数少且没有铁芯的扼流圈来担任。

根据电感线圈匝数的不同，扼流圈可分为两种：（1）低频扼流圈：通直流，阻交流；（2）高频扼流圈：通低频，阻高频。

要点二、电容器对交变电流的阻碍作用 1．交变电流能够“通过”电容器 电容器两极板间是绝缘材料，当电容器接到交流电源上时，当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路中，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，极板上聚集的电荷又放出，在电路中形成放电电流。

电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交变电流“通过”了电容器，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质。

2．电容器对交变电流的阻碍作用对于导线中形成电流的自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向运动时，电容器两极板上积累的电荷会阻碍它们向这个方向运动，这就产生了电容对交变电流的阻碍作用。

电容对交变电流的这种阻碍作用的大小就称为容抗。

要点诠释：（1）容抗表示电容对交变电流阻碍作用的大小。

（2）容抗大小由电容器的电容和交变电流的频率决定。

高二物理电感和电容对交变电流的影响、三相交变电流【本讲主要内容】电感和电容对交变电流的影响、三相交变电流重点：电感和电容对于交流电路和直流电路的作用是不同的；三相交变电流的产生和输送方式。

难点：电容和频率对容抗的影响；三相交变电流及负载的连接方式。

【知识掌握】【知识点精析】1. 感抗：电感对交变电流阻碍作用的大小。

自感系数越大，感抗越大；交流电的频率越高，感抗作用越大。

而当交流电源的频率已经很高的前提下，电感线圈要对交流电形成阻碍作用，对自感系数的要求就不是很高了。

人们利用电感的感抗和交流电频率、自感系数相关的特性制成了低频扼流圈和高频扼流圈。

而由于高频、低频的相对性，高频扼流圈的这种作用事实上可以推广——成为电感线圈的一种共性，即“通低频、阻高频”。

2. 容抗：电容对交变电流阻碍作用的大小。

电容越大，容抗越小；交流电的频率越高，容抗作用越小。

与感抗恰好相反。

既然正好相反，对于它阻碍不同频率交流电的属性上的结论也必然是相反的。

这个分析的过程由于是重复的，同学可以自己完成。

电容的特性：“通高频、阻低频”。

结合交流和直流的比较，教材上总结了关于这两个元件的属性“口诀”，对我们很有帮助。

电感是“通直流，阻交流；通低频，阻高频”电容是“通交流，隔直流；通高频，阻低频”3. 三相交流发电机:一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动而产生。

这种发电机在电路中只能产生一个交变电动势，又叫做单相交流发电机。

如果让三个互成120º角的矩形线圈在同一个匀强磁场中匀速转动，将在三个线圈中分别产生三个交变电动势，这种发电机叫做三相交变电流发电机。

4. 三相交变电流的产生三相交变电流发电机用6根导线与三个灯泡组成电路，匀速转动线圈，三个灯泡都能发光。

指导学生观察：三个相同的灯泡在同一时刻亮度是否相同?最大亮度是否相同？学生：同一时刻亮度不同，但最大亮度相同。

继续观察：取下一个或两个灯泡，剩下的灯泡亮度是否变化？学生：亮度不变。

电感和电容对交变电流的影响知识元电感和电容对交变电流的影响知识讲解1、电感器对交变电流的阻碍作用（1）电感器对交变电流有阻碍作用，阻碍作用的大小用感抗来表示．影响电感器对交变电流阻碍作用大小的因素：线圈的自感系数和交流电的频率．线圈的自感系数越大、交流电的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用越大．即线圈的感抗就越大．（2）电感器在电路中的作用：通直流，阻交流；通低频，阻高频．“通直流，阻交流”这是对两种不同类型的电流而言的，因为（恒定）直流电的电流不变化，不能引起自感现象，交流电的电流时刻改变，必有自感电动势产生来阻碍电流的变化．“通低频，阻高频”这是对不同频率的交流而言的，因为交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越强，感抗也就越大．（3）电感器的应用扼流圈：扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的电感线圈．分低频扼流圈和高频扼流圈两类：①低频扼流圈构造：线圈绕在铁芯上，匝数多，自感系数大，电阻较小作用：通直流，阻交流②高频扼流圈构造：线圈绕在铁氧体上，匝数少，自感系数小（铁芯易磁化使自感系数增大，铁氧体不易磁化，自感系数很小）作用：通低频，阻高频2、电容器对交变电流的阻碍作用（1）电容器对交变电流有阻碍作用，阻碍作用的大小用容抗来表示．影响电容器对交变电流阻碍作用大小的因素有电容器的电容与交流电的频率，电容器的电容越大、交流电的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用越小．即线圈的容抗就越大．（2）电容器在电路中的作用：通交流，隔直流；通高频，阻低频．信号和交流信号，如图1所示，该电路中的电容就起到“隔直流，通交流”的作用，其电容器叫耦合（或隔直）电容器．在电子技术中，从某一装置输出的电流常常既有高频成分，又有低频成分，若在下一级电路的输入端并联一个电容器，就可只把低频成分的交流信号输送到下一级装置，如图2所示，具有这种“通高频，阻低频”用途的电容器叫高频旁路电容器．疑难分析1、为什么电感器对交变电流有阻碍作用？将交变电流通入电感线圈，由于线圈中的电流大小和方向都时刻变化，根据电磁感应原理，电感线圈中必产生自感电动势，以阻碍电流的变化，因此交流电路的电感线圈对交变电流有阻碍作用．2、为什么电容器对交变电流有阻碍作用？当电源电压推动电路中形成电流的自由电荷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要反抗自由电荷向这个方向做定向移动，因此交流电路的电容对交变电流有阻碍作用．3、电阻、电感器、电容器对交变电流阻碍作用的区别与联系电阻电感器电容器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向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．对直流的阻碍作用无限大，对交流的阻碍作用随频率的降低而增大决定因素由导体本身（长短、粗细、材料）决定，由导体本身的自感系数和交流的由电容的大小和交流的频率决定例题精讲电感和电容对交变电流的影响例1.如图所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，下列说法正确的是（）A ．a 、b 端接稳恒直流电，灯泡发亮B ．a 、b 端接交变电流，灯泡发亮C ．a 、b 端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大D ．a 、b 端接交变电流，灯泡发亮，在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率，灯泡亮度增大例2.如图所示是研究自感现象的实验电路，A 、B 为两个完全相同的灯泡，定值电阻的阻值为R ，线圈L 的自感系数很大，直流电阻也为R ．关于这个实验，下列说法中正确的是（）A ．闭合S 的瞬间，B 比A 先亮，电路稳定后A 和B 一样亮B ．闭合S 电路稳定后再断开，A 逐渐变暗，B 闪亮一下然后逐渐变暗C ．闭合S 电路稳定后再断开瞬间，B 灯中的电流方向从右向左D ．闭合S 电路稳定后再断开瞬间，a 点的电势高于b 点的电势例3.如图所示的电路中，ab间接上某一交流电源，L1与线圈串联，L2与定值电阻串联，L3与电容器串联。

【学习目标】1。

通过实验了解电感器对交变电流的阻碍作用，能够运用所学知识分析含有电感的简单交变电路。

2. 通过实验了解电容器对交变电流的阻碍作用，能够分析简单交变电路中电容器的作用。

3. 简单了解电感器和电容器在电工和电子技术中的应用。

重点难点:1。

交变电流“通过”电容器的原理。

2。

影响容抗、感抗大小的因素。

【自主学习】一、电感器对交变电流的阻碍作用实验现象：（1)如图所示,把线圈L与灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上。

取直流电源的电压与交流电压的有效值相等，接通直流电源时,灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。

(2)在图乙中,保持交流电源不变,而改用自感系数大的线圈，或保持电感线圈不变，而改用频率更高的交流电源,灯泡比原来更暗。

1. 感抗（1)物理意义：表示电感线圈对_________电流__________作用的大小。

(2）影响感抗大小的因素：线圈的___________越大，交流的________越高,感抗越大。

2。

感抗的应用类型区别低频扼流圈高频扼流圈自感系数较大较小感抗大小较大较小作用通直流、阻交流通直流、通低频、阻高频二、交变电流能够通过电容器实验现象:如图所示，把电容器C与灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上.取直流电源的电压与交流电压的有效值相等.接通直流电源时，灯泡不亮；接通交流电源时,灯泡亮。

以上现象说明_______电流能够通过电容器,____________不能通过电容器。

三、电容器对交变电流的阻碍作用实验现象：(1)如图所示，把电容器C与灯泡串联起来，先把它们接到交流电源上，再把电容器取下来，使灯泡直接接到交流电源上，灯泡要比有电容器时更亮.（2）在甲图中,若保持交流电源不变，而改用电容大的电容器，或保持电容器的电容不变，而改用频率更高的交流电源，灯泡比原来更亮。

1。

容抗：(1）物理意义：表示电容器对_________电流________作用的大小.（2) 影响容抗大小的因素：电容器的_______越大，交流的_________越高，容抗越小。

电感和电容对交变电流的影响●本节教材分析本节着重说明交流与直流的区别，有利于加深学生对交变电流特点的认识.教学的重点在突出交流与直流的区别，而不要求深入讨论感抗和容抗的问题.可结合学校的实际情况，尽可能多地用实验说明问题，不必在理论上进行讨论.根据电磁感应的知识，学生不难理解感抗的概念和影响感抗大小的因素.教学中要注意适当复习或回忆已学过的有关知识，让学生自然地得出结论.这样既有利于理解新知识，又有利于培养学生的能力，使学生学会如何把知识联系起来，形成知识结构，进而独立地获取新知识.对交变电流可以“通过”电容器的道理，课本用了一个形象的模拟图，结合电容器充放电的过程加以说明，使学生有所了解即可.对于容抗的概念和影响容抗大小的因素，课本是直接给出的，让学生知道就可以了，不要作更深的讨论.本节最后结合实际说明了电容的广泛存在，并在“旁批”中加以扩展和引申，以开阔学生思路和引申学生在学习中注意联系实际问题.●教学目标一、知识目标1.理解为什么电感对交变电流有阻碍作用.2.知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关.3.知道交变电流能通过电容器.知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用.4.知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的大小.知道容抗与哪些因素有关.二、能力目标1.培养学生独立思考的思维习惯.2.培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯.三、德育目标培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯.●教学重点1.电感、电容对交变电流的阻碍作用.2.感抗、容抗的物理意义.●教学难点1.感抗的概念及影响感抗大小的因素.2.容抗概念及影响容抗大小的因素.●教学方法实验法、阅读法、讲解法.●教学用具双刀双掷开关、学生用低压交直流电源、灯泡（6 V、0.3 A）、线圈（用变压器的副线圈）、电容器（“103μF、15 V”与“200 μF、15 V”）2个、两个扼流圈、投影片、投影仪.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］在直流电路中，影响电流跟电压关系的只有电阻.在交流电路中，影响电流跟电压关系的，除了电阻外，还有电感和电容.电阻器、电感器、电容器是交流电路中三种基本元件.这节课我们学习电感、电容对交变电流的影响.二、新课教学1.电感对交变电流的阻碍作用［演示］电阻、电感对交、直流的影响.实验电路如下图甲、乙所示：［师］首先演示甲图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度，说明了什么道理？［生］灯的亮度相同.说明电阻对交流和直流的阻碍作用相同.［师］再演示乙图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度，说明了什么道理？［生］电键接到直流上，亮度不变；接到交流上时，灯泡亮度变暗.说明线圈对直流电和交流电的阻碍作用不同.［师］确实如此.线圈对直流电的阻碍作用只是电阻；而对交流电的阻碍作用除了电阻之外，还有电感.为什么会产生这种现象呢？［生］由电磁感应的知识可知，当线圈中通过交变电流时，产生自感电动势，阻碍电流的变化.［师］电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗（X L）来表示.感抗的大小与哪些因素有关？请同学们阅读教材后回答.［生］感抗决定于线圈的自感系数和交流电的频率.线圈的自感系数越大，自感作用就越大，感抗就越大；交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越大，感抗越大.［师］线圈在电子技术中有广泛应用，有两种扼流圈就是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的.出示扼流圈，并介绍其构造和作用.(1)低频扼流圈构造：线圈绕在闭合铁芯上，匝数多，自感系数很大.作用：对低频交流电有很大的阻碍作用.即“通直流、阻交流”.(2)高频扼流圈构造：线圈绕在铁氧体芯上，线圈匝数少，自感系数小.作用：对低频交变电流阻碍小，对高频交变电流阻碍大.即“通低频、阻高频”.2.交变电流能够通过电容器［演示］电容对交、直流的影响.实验电路如图所示：［师］开关S分别接到直流电源和交流电源上，观察到什么现象？说明了什么道理？［生］接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源，灯泡亮了.说明了直流电不能够通过电容器，交流电能够“通过”电容器.［师］电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交流电能够通过呢？用CA I课件展示电容器接到交流电源上，充、放电的动态过程.强调自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，只是当电源电压升高时电容器充电，电荷向电容器的极板上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，形成放电电流.电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流通过了电容器.3.电容器对交变电流的阻碍作用［演示］电容器对交变电流的影响［师］将刚才实验电路中“1000 μF 、15 V”的电容器去掉，观察灯泡的亮度，说明了什么道理？［生］灯泡的亮度变亮了.说明电容器对交变电流也有阻碍作用.［师］的确是这样.物理上用容抗（X C)来表示电容器对交变电流阻碍作用的大小.容抗跟哪些因素有关呢？请同学们阅读教材后回答.［生］容抗决定于电容器电容的大小和交流电的频率.电容越大，在同样电压下电容器容纳电荷越多，因此充放电的电流越大，容抗就越小；交流电的频率越高，充放电进行得越快，充放电电流越大，容抗越小.即电容器的电容越大，交变电流频率越高，容抗越小.电容器具有“通交流、隔直流”“通高频、阻低频”的特点.［师］介绍电感、电容的广泛存在.三、小结本节课主要学习了以下几个问题：1.由于电感线圈中通过交变电流时产生自感电动势，阻碍电流变化，对交变电流有阻碍作用.电感对交变电流阻碍作用大小用感抗来表示.线圈自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大，即线圈有“通直流、阻交流”或“通低频，阻高频”特征.2.交变电流“通过”电容器过程，就是电容器充放电过程.由于电容器极板上积累电荷反抗自由电荷做定向移动，电容器对交变电流有阻碍作用.用容抗表示阻碍作用的大小.电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小.故电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”特征.四、作业练习二写在作业本上.五、板书设计。

电感和电容对交变电流的影响【要点导学】1、电感和电容对交变电流的影响（1）电感对交变电流的阻碍作用：电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示。

线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大，感抗也越大。

（2）电容器对交变电流的阻碍作用：电容对交变电流的阻碍作用的大小用容抗表示。

电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，容抗也越小。

这些都表明交变电流能通过电容器。

2、在交变电流路中，如果把电感的作用概括为“通直流，阻交流；通低频，阻高频。

”则对电容的作用可概括为：通交流，隔直流；通高频，阻低频。

【范例精析】例1、如图5－3－1所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小（如：L＝1mH，C＝200pF），此电路的作用是：（D ）A．阻直流通交流，输出交流B．阻交流通直流，输出直流C．阻低频通高频，输出高频交流D．阻高频通低频，输出低频交流和直流解析：因自感系数L很小，所以对低频成分的阻碍作用很小，这样直流和低频成分能顺利通过线圈，电容器并联在电路中，起旁路作用，因电容C很小，对低频成分的阻碍作用很大，而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小，被它旁路，最终输出的是低频交流和直流。

拓展：如图5-3-2所示电源交流电频率增大，则A.电容器电容增大B.电容器容抗增大C.电路中电流增大D.电路中电流减小解析：交流电频率增大，电容的容抗减少，导致电流增大。

故正确答案：[C] 例2、如图5－3－3所示，（a）、（b）两电路是电容器的两种不同连接方式，它们各在什么情况下采用？应该怎样选用电容器？解析：交流电路中常包含有直流成分和交流成分，电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”的作用。

图中的C1串联在电路中，它的作用是“通交流、隔直流”，为了使交流成分都能顺利地通过，容抗必须较小，应选用电容较大的电容器。

图中的C2并联在电路中，如果输入端输入的电流中包含有高频和低频两种交流成分，该电容器的作用是“通高频、阻低频”，即对高频电流起旁路作用，而让需要的低频信号输入到下一级，一般取电容较小的电容器；如果输入的电流是直流和交流两种成分，该电容器的作用是滤去交流成分，把直流成分输入到下一级，这时要选用电容较大的电容器。