2019年高中物理第3章第3节交变电路中的电容和电感讲义含解析鲁科版选修3_220190531212.doc
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1、试题为word版 下载可打印编辑交变电路中的电容和电感1电阻、电容、电感对直流和交流的影响(1)电阻器:对直流和交流的影响是相同的。(2)电容器:不让直流通过却让交流通过,但对交流有一定的阻碍作用。(3)电感器:既让直流通过也让交流通过,但对交流有一定的阻碍作用。电容器能让交变电流通过,是自由电荷通过了电容器吗?解析:不是。电容器让交变电流通过是电容器交替进行充电和放电的结果,而不是自由电荷通过了电容器。2容抗、感抗及其应用(1)容抗、感抗的比较 两种作用比较内容容抗感抗概念电容器对交流的阻碍作用电感器对交流的阻碍作用影响因素电容器的电容量和交变电流的频率电感器的自感系数和交变电流的频率应用隔
2、直流,通交流阻交流,通直流阻低频,通高频阻高频,通低频(2)电容器、电感器的分类按对交变电流的作用电容分为隔直电容器、高频旁路电容器;扼流圈分为低频扼流圈、高频扼流圈。1电感对恒定电流和交变电流均有阻碍作用()2电容器的电容越大,交变电流的频率越高,容抗就越大()3电阻对直流电和交变电流的阻碍作用相同()解析:1.电感对恒定电流没有阻碍作用,对交变电流有阻碍作用,1错误。2电容器的电容越大,交变电流的频率越高,容抗就越小,2错误。3根据电阻对电流阻碍作用特点可知,3正确。1交变电流“通过”电容器的本质把交流电源接到电容器两个极板上后,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,
3、在电路中,形成充电电流;当电源电压降低时,电容器放电,原来聚集在极板上的电荷又放出,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,好像是交流电“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容抗电容器对交流的阻碍作用。容抗用“XC”表示,XC。其中f是交流电频率,C是电容器的电容。3容抗与电容的关系电容器的电容量越大,交变电流的频率越高,则容抗就越小;反之,电容量越小,交变电流频率越低,容抗就越大。4电容器对交变电流阻碍作用的实质当交变电流“通过”电容器时,给电容器充电或放电,使电容器两极板间形成和原电压相反的电压,阻碍电流变化。典例1如图所示,白炽
4、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电容器的电容增加B电容器的电容减小C电灯变暗D电灯变亮解析电容器的电容是由电容器本身的特性所决定的,与外加的交流电源的频率无关,A、B错误;当交流电源的频率增加时,电容器充放电的速度加快,电容器的容抗减小,电流增大,电灯变亮,C错误,D正确。答案D总结提能电容器在电路中的作用(1)“隔直流、通交流”的作用:因为电容器两极板间是绝缘的,所以有“隔直流”作用,而对交变电流,电容器交替进行充电、放电,电路中就有了电流,所以有“通交流”作用,如隔直电容器。(2)“阻低频、通高频”的作用:电容较小的电容器,对高频交流电的容抗小,阻碍小;对低
5、频交流电的容抗大、阻碍大,因此这种电容器用来“阻低频、通高频”,如高频旁路电容器。1关于电容器能够通交变电流的原因,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,电路中才有电流C在有电容器的交流电路中,没有电荷定向移动D以上说法均不正确解析:选B当把电容器接到交流电源上时,因为电流的大小和方向随时间做周期性变化,使电容器交替充电、放电,电路中就有了电流,B正确。1电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质交变电流通过线圈时,由于电流时刻都在变化,所以自感现象就不断地发生,而自感电动势总是要阻碍电流的变化,这
6、就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用。因此,感抗的产生是由线圈的自感现象引起的。直流电通过线圈时,电流的大小、方向都不变,线圈中不产生自感电动势,也就没有感抗。2感抗电感线圈对电流的阻碍作用。感抗用“XL”表示,XL2fL。其中f是交流电的频率,L是线圈的自感系数。3感抗与电感的关系电感线圈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,感抗就越大,对交变电流的阻碍作用也就越大,反之就越小。4两类扼流圈(1)低频扼流圈构造:闭合铁芯、绕在铁芯上的线圈;特点:匝数多、自感系数L大、电阻很小。它对低频交流电流会产生很大的阻碍作用,而对直流电流的阻
7、碍作用则较小,故低频扼流圈的作用为“阻交流、通直流”。(2)高频扼流圈构造:它的线圈有的是绕在圆柱形的铁氧体芯上;特点:匝数少,自感系数L小。它只对频率很高的交流电流产生很大的阻碍作用,而对低频交流电流的阻碍作用较小,故高频扼流圈的作用为“阻高频、通低频”。典例2在如图所示电路中,L为电感线圈,灯泡电阻为R,电流表内阻为零,电压表内阻无限大,交流电源的电压u220sin 100t 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电压表示数减小C灯泡变暗 D灯泡变亮思路探究(1)明确电感线圈阻碍作用与交变电流频率的大小有关。(2)比较电源频率改变前
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