高中物理电感和电容对交变电流的影响

3 电感和电容对交变电流的影响

知识内容 选考要求 课时要求

电感和电容对交变电流的影响 b 1.知道电感器和电容器对交变电流有阻碍作用.

2.知道电感器和电容器对交变电流的阻碍作用与哪些因素有关.

3.能利用电感器、电容器的特点定性分析简单的问题.

一、电感器对交变电流的阻碍作用

1.在交流电路中，若绕制电感器的导线的电阻忽略不计，电感器对交流有(填“有”或“没有”)阻碍作用.

大，交流电的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用越大.

3.电感线圈在电路中的作用：通直流，阻交流；通低频，阻高频.

二、电容器对交变电流的阻碍作用

1.电容器接到交流电源两端时，交替地进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器.

大，交流电的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用越小.

3.电容器在电路中的作用：通交流，隔直流；通高频，阻低频.

1.判断下列说法的正误.

(1)线圈的匝数越多，对同一个交变电流的阻碍作用就越大.( √ )

(2)线圈对交变电流的阻碍作用随着交变电流的频率的变大而减小.( × )

(3)电流“通过”电容器，并不是电荷穿过电容器两极板间的绝缘层到达另一极板，而是电容器不断地充放电的表现.( √ )

(4)电容器的电容越大，对同一交变电流的阻碍作用就越大.( × )

f的交变电流电路中，如图1所示，当开关S依次分别接通R、C、Lf，保持其他条件不变，则通过R的电流有效值________，通过C的电流有效值________，通过L的电流有效值________.(选填“变大”“变小”或“不变”)

图1

答案 不变 变大 变小

一、电感器对交变电流的阻碍作用

如图所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到有效值等于直流电源电压的交流电源上. (1)两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？

(2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？

- 1 - 高中物理：电感和电容对交变电流的影响练习题

1.(多选)对交变电流能通过电容器,下列说法中正确的有( )

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B、D。把电容器接在交变电流两端,当电源电压升高时,电容器充电,电路中形成充电电流；当电源电压降低时,电容器放电,电路中形成放电电流。在交变电源的一个周期内,电容器要交替进行充电、放电,反向充电、反向放电,电路中就有了持续的交变电流,所以,电容器两端加上交流电,电路中有了电流,但电荷却并没有通过电容器中的绝缘介质。B、D正确。

2.一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接,如图所示。一块铁插进线圈之后,该灯将(

)

A.变亮 B.变暗

C.对灯没影响 D.无法判断

【解析】选B。在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势,总是反抗电流变化。正是这种反抗变化的特性(电惰性),使线圈产生了感抗。加入铁芯改变了电感线圈的自感系数,自感系数增大,感抗增大,降落的电压增大,灯泡上的电压减小,所以灯变暗。故选项B正确。

【互动探究】将上题中的交流电源改为直流电源,则应选( )

提示：选C。因为电感器对直流电没有阻碍作用。

3.下列说法正确的是( )

A.感抗仅与电源频率有关,与线圈自感系数无关

B.容抗仅与电源频率有关,与电容无关 - 2 - C.感抗、容抗和电阻等效,对不同交变电流都是一个定值

D.感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势而对电流的变化产生的阻碍作用

【解析】选D。由公式XL=2πfL得感抗与线圈自感系数有关,A错误。根据公式XC=得容抗与电容也有关系,B错误。感抗、容抗和电阻等效,但对不同交变电流有不同的值,所以C错。感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势而对电流的变化产生的阻碍作用,D正确。

1 高中物理-电感和电容对交变电流的影响教学设计

一．学习目标

1．通过实验了解电感和电容对交变电流的阻碍和导通作用。

2．知道感抗和容抗的物理意义及影响因素。

3．通过猜想、假设、实验、交流合作与分析论证,体会科学探究过程。

二．预习案

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

来表示。线圈的 越大、交变电流的 越高,电感对交变电流的阻碍作用就越 ,感抗也越 。

（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

表示。电容器的电容越 、交变电流的频率越 ,电容器对交变电流的阻碍作用就越 ,容抗也越 。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,阻交”、 “通低,阻高”。

则对电容的作用可概括为：“隔直,通交”、 “阻低,通高”。

三．课内探究

探究一 电感对交变电流的阻碍作用

1.把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来,先把它们接到直流电源上,再把它们接到交流电源上。实验中取直流电源的电压与交流电压的有效值相等。灯泡的亮度一样吗？此现象说明了什么问题？

2.为什么电感对交流电有阻碍作用？

2

3.实验表明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越大。为什么线圈的感抗跟线圈的自感系数和交流电的频率有关呢？

4.如图它是由几十匝线圈绕在空心铁氧体芯上组成,你认为它是低频扼流圈还是高频扼流圈?它对低频有显著阻碍作用吗?

探究二 电容器对交变电流的阻碍作用

1.把小灯泡和电容器串联起来,先把它们接到直流电源上,再把它们接到交流电源上,灯泡的发光情况一样吗？此现象说明了什么？

2.电容器对交流阻碍作用的大小与哪些因素有关?

探究三 电阻、电感器、电容器对对交变电流阻碍作用的区别与联系

第1页 共4页 5.3 电感和电容对交变电流的影响

【教学目标】

1．理解电感和电容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．知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关。

【重点难点】

1．电感和电容对交流和直流影响的区别。

2．感抗和容抗的概念，影响感抗和容抗大小的因素。

【教学方法】

讲练结合

【教学用具】

课件

【教学过程】

一、电感对交变电流的阻碍作用

1、感抗：电感对交变电流阻碍作用的大小叫做感抗，用XL表示。

2、原因：由于交变电流是不断变化的，所以在电感上产生自感电动势，自感电动势总是阻碍电流变化的，而自感电动势的大小与线圈中电流变化的快慢（f）及线圈的自感系数（L）有关。

3、影响感抗的因素：线圈的自感系数和交变电流的频率。电感越大，频率越高，感抗越大。

XL＝2πfL

4、实际应用：

（1）低频扼流圈——通直流、阻交流。

线圈绕在闭合铁芯上，匝数多，自感系数很大。（L很大，R较小，对直流的阻碍作用小，对低频交变电流的阻碍作用很大，对高频交变电流的阻碍作用更大）。

（2）高频扼流圈——通低频、阻高频。

线圈绕在铁氧体芯上，线圈匝数少，自感系数小。（L较小，对低频交变电流的第2页 共4页 阻碍作用较小，对高频交变电流的阻碍作用很大）。

二、电容器对交变电流的阻碍作用

1、交变电流通过电容器的原理：

在交变电压的作用下，电容器交替地进行充电和放电，因而电路中有电流（充电电流和放电电流），表现为交变电流“通过”了电容器，实际上，自由电荷并没有通过电容器。

2、容抗：电容对交变电流阻碍作用的大小叫做容抗，用XC表示。

3、影响容抗的因素：电容器的电容和交变电流的频率。电容越大，频率越高，容抗越小。

12CXfC

【说明】交变电流的频率越大，电容器充放电越快，即电容器对交变电流的阻碍作用越小；电容器的电容越大，一定电压下，电容器极板所带的电荷量越多，充放电电流越大，即电容器对交变电流的阻碍作用越小，因此，容抗的大小与交变电流的频率（f）和电容器的电容（C）有关。