金版学案13-14物理(人教版)选修3-2课件：5.3电感和电容对交变电流的影响.

第3节节 电电感和电电容对对交变电变电 流的影响 交变电流 试电笔为什么会发亮？ 为什么人站在绝缘物体上(例如桌、凳)，手接触试电笔笔 尾的金属部分，笔尖接触火线时氖管会发亮？ 有人这样解释：由于试电笔接触的是交流电源，虽然人 站在绝缘物体上，但人与地(面)之间形成了一个电容器，而 且这个电容器的容量是比较大的，因此它对交流电的阻碍 作用(即容抗)很小，相当于短路也就是说相当于将试电笔 的两端金属直接接在火线与地线之间，故试电笔中的氖管发 亮 这种解释是否正确？ 将试电笔的笔尖接触220 V交流电的火线上，在电笔尾部的 金属部分和地线间串接一个电容器C.实验结果表明，当C20 pF 时，试电笔氖管的亮度很弱；只有当C>200 pF时，试电笔氖管 的亮度才能与人站在绝缘物体上用试电笔去测火线的亮度相当 然而，人站在绝缘物体上与地面形成的电容器的电容C是远达 不到20 pF的故上述解释欠妥当. 较正确的解释是：当人站在离地面较高的绝缘物体上用试 电笔试电时，人与地面间形成的电容容量极小，人与地面间的 电阻值极大，故可以把人当做孤立导体来处理(即：认为人本身 就是一个电容器)由于人与电源的火线间经过试电笔而沟通， 因此人与火线上的电势始终应该相同，当火线的电势升高或降 低时，人体的电势也会随之升高或降低人体电势的变化过程 就是人体这个电容的充放电过程，伴随着人体的充放电，就形 成了通过试电笔的充放电电流，因此氖管发亮 1在直流电路中，当电压一定时，影响电流强弱的只是 _但在交流电路中，_对交变电流也有阻碍 作用，阻碍作用的大小用_来表示 2线圈的_越大，交流电的_越高，电感 对交流的阻碍作用就越大，也就是说，线圈的_就越 大 3扼流圈分为两种，一种是低频扼流圈，可以用来 _，另一种是高频扼流圈，可以用来_ 1电阻 电感 感抗 2自感系数 频率 感抗 3通直流，阻交流 通低频，通直流，阻高频 4当电容器接到交流电源的两端时，电容器两极板交 替进行_，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了 电容器 5电容对交流阻碍作用的大小用_表示理论 和实验都表明，电容器的_越大，交流的_越 高，电容器对交流的阻碍作用就越小，也就是说，电容器的 _越小 4充电和放电 5容抗 电容 频率 容抗 一、电感对交变电流的阻碍作用 1电感线圈对交变电流的作用：阻碍交变电流 2电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质 (1)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，对交变电流的阻碍作用越大，感抗就越大 3电感线圈按匝数的不同，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 如图所示电路中，A、B为两相同的小灯泡，L为 直流电阻为零的电感线圈，下列说法正确的是( ) A电源为稳恒直流电源时，灯泡A、B亮度相同 B电源为稳恒直流电源时，灯泡A比B亮度大 C电源为交流电源时，灯泡A、B亮度相同 D电源为交流电源时，灯泡A比B亮度大 解析：当电源为稳恒直流电源时，电感线圈相当于导线 ，则两灯泡电压相同，所以亮度相同当电源为交流电源 时，电感线圈对电流有阻碍作用，故灯泡A比灯泡B亮，并 且交流电的频率越高，灯泡的亮度相差越明显 答案：AD 变式迁移 1.（双选）在如下图所示的电路中，L为电感线圈，R 为灯泡的电阻，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交 流电源的电压U220 sin 100t(V)若保持电源电压有 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 当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大 ；在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误 灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(P I2R)减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误 电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL；设灯 泡两端电压为UR，则电源电压的有效值为 UULUR. 因URIR，故电流I减小时，UR减小因电源电压有效值保 持不变故UL(UUR)增大，选项B正确 答案：BC 二、电容对交变电流的阻碍作用 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，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 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 (1)容抗 表示电容对交变电流阻碍作用的大小 大小由电容器的电容和交变电流的频率决定电容越大 ，交变电流的频率越高，容抗越小 (2)电容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 容器两极板形成跟原电压相反的电压，阻碍电流形成容抗 如下图所示，白炽灯和电容器串联后接在交流 电源的两端，当交流电源的频率增加时( ) A电容器电容增加 B电容器电容减少 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，故选项A和B是错误的当交 流电源的频率增加时，电容器充、放电的步伐加快，电容器 的容抗减小，电流增大，电灯变亮，故选项C错误，D正确 答案：D 变式迁移 2下图中甲、乙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 甲图中的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 乙图中的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 另外，选用电容器还须注意它的耐压值，以防被击穿 1（双选）如下图所示，平行板电容器与灯泡串联， 接在交流电源上，灯泡正常发光，则( ) A把电介质插入电容器，灯泡一定变亮 B把电容器两极板间距离增大，灯泡一定变亮 C把电容器两极板间距离减小，灯泡一定变亮 D使交流电频率增大，灯泡变暗 基础巩固 解析：在电容器中插入电介质，电容C增加，容抗减 小电流增加，灯泡变亮；当频率增加时，容抗减小， 灯泡也变亮；把电容器两板间的距离增大，将使电容器 C减小，容抗增加，灯泡将变暗 答案：AC 能力提升 7.如下图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很 小(如L1 mH，C200 pF)，此电路的重要作用是( ) 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：线圈的作用是：“通直流、阻直流，通低频、 阻高频”电容的作用：“通交流、隔直流，通高频、阻低 频”因线圈自感系数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，因电容器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，被它滤掉，最终输出的是低频交流和直流 答案：D 祝您