高二物理電感和電容對交流電的影響

1、三、電感和電容對交變電流的影響三、電感和電容對交變電流的影響 演示實驗一：演示實驗一：實驗器材實驗器材:學生電源、規格相學生電源、規格相 同的小燈泡兩個、線圈、滑動變同的小燈泡兩個、線圈、滑動變 阻器、雙刀雙擲開關。阻器、雙刀雙擲開關。LR R=RL實驗步驟：實驗步驟：接通直流接通直流,選擇適當的電壓值選擇適當的電壓值,觀察到什觀察到什 么現象么現象,說明了什么道理說明了什么道理? 現象現象:兩燈泡的亮度相同兩燈泡的亮度相同.說明說明:線圈對直流沒有影響線圈對直流沒有影響!接通交流接通交流,選擇適當的電壓值選擇適當的電壓值,觀察到什觀察到什么現象么現象,說明了什么道理說明了什么道理?現象現象:

2、和線圈連接的燈泡比較暗和線圈連接的燈泡比較暗.說明說明:線圈對交流有阻礙作用線圈對交流有阻礙作用!思考:為什么為什么線圈對直流線圈對直流沒影響而對沒影響而對交流有影響交流有影響呢呢?一、電感對交變電流的阻礙作用一、電感對交變電流的阻礙作用1.感抗感抗(XL):表示電感對交變電流阻礙作用的表示電感對交變電流阻礙作用的大小大小問題：感抗的大小與哪些問題：感抗的大小與哪些 因素有關？因素有關？ （實驗）（實驗）線圈的自感系數越大、交變電流的頻線圈的自感系數越大、交變電流的頻率越高，阻礙作用越明顯，感抗越大率越高，阻礙作用越明顯，感抗越大2.實際應用：實際應用：扼流圈扼流圈低頻扼流圈：自感系數大，低頻

3、扼流圈：自感系數大，電阻小，對低頻交變電流有電阻小，對低頻交變電流有很大的阻礙作用。很大的阻礙作用。低頻扼流圈的作用是低頻扼流圈的作用是“通直流、阻交流通直流、阻交流”高頻扼流圈：自感系數小，高頻扼流圈：自感系數小，對低頻交變電流的阻礙作用對低頻交變電流的阻礙作用小，對高頻交變電流的阻礙小，對高頻交變電流的阻礙作用大作用大 高頻扼流圈的作用是高頻扼流圈的作用是“通低頻、阻高頻通低頻、阻高頻”總結：感抗的大小不僅與線圈構造有關，而且與通過的交流總結：感抗的大小不僅與線圈構造有關，而且與通過的交流電（頻率）有關。這表現了電（頻率）有關。這表現了交流與直流不同的特性交流與直流不同的特性。調換電感不同

4、的線圈、改調換電感不同的線圈、改變交變電流的頻率。變交變電流的頻率。現象：現象：L越大、越大、f越高，燈越高，燈越暗越暗學以致用學以致用：)(100sin2220Vtu若保持電壓的有效值不變，只將若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為電源頻率改為100HZ，下列說法，下列說法正確的有正確的有:如圖所示電路中，如圖所示電路中，L為電感線圈，為電感線圈，R為燈泡，電流表內阻為零，電壓為燈泡，電流表內阻為零，電壓表內阻無限大，交流電源的電壓表內阻無限大，交流電源的電壓為：為：A.電流表示數增大電流表示數增大 B.電壓表示數增大電壓表示數增大C.燈泡變暗燈泡變暗 D.燈泡變亮燈泡變亮RL( BC )

5、+-實驗器材實驗器材：學生電源、小燈泡、：學生電源、小燈泡、電容器電容器(470uF)、雙刀雙擲開關。、雙刀雙擲開關。實驗步驟：實驗步驟：接通直流，觀察到什么現象，說接通直流，觀察到什么現象，說明了什么道理？明了什么道理？現象：現象：燈泡不亮。燈泡不亮。解釋：接交變電流時，自由電荷并沒有解釋：接交變電流時，自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣電介質，只通過電容器兩極板間的絕緣電介質，只是在交變電壓的作用下，電容器交替進是在交變電壓的作用下，電容器交替進行充、放電，電路中就有了電流。（請行充、放電，電路中就有了電流。（請看書本看書本38頁圖頁圖5.3-5） 演示實驗二：演示實驗二：說明：說明：

6、直流電不能通過電容器。直流電不能通過電容器。接通交流接通交流,觀察到什么現象觀察到什么現象,說說明了什么道理明了什么道理?現象現象:燈泡變亮燈泡變亮.說明說明:交流電能交流電能“通過通過”電容電容器器.思考：思考：電容器兩電容器兩極板被絕緣電介極板被絕緣電介質隔開了，為什質隔開了，為什么有電流通過燈么有電流通過燈泡？泡？二、電容器對交變電流的阻礙作用二、電容器對交變電流的阻礙作用現象現象:C越大越大, f越高越高,燈燈泡越亮。泡越亮。1.容抗容抗(XC)：表示電容對交流的阻礙作用的大小：表示電容對交流的阻礙作用的大小.2.電容越大，交流的頻率越高，電容器電容越大，交流的頻率越高，電容器的阻礙作

7、用越小，容抗越小的阻礙作用越小，容抗越小總結：容抗的大小不僅與電容器構造有關，而且與通總結：容抗的大小不僅與電容器構造有關，而且與通過的交流電（頻率）有關。這表現了過的交流電（頻率）有關。這表現了交流與直流不同交流與直流不同的特性的特性。解析解析:電容大一次充電量大；頻電容大一次充電量大；頻率高單位時間內充電次數多，所率高單位時間內充電次數多，所以電流大，容抗小。以電流大，容抗小。問題問題:容抗的大小和哪容抗的大小和哪些因素有關呢些因素有關呢?（實驗）（實驗）調換不同規格的電容器，調換不同規格的電容器，改變交流點的頻率。改變交流點的頻率。3.實際應用：實際應用：隔直電容器：隔直電容器：通交流、

8、隔直流。通交流、隔直流。高頻旁路電容器：高頻旁路電容器：通高頻、阻低頻。通高頻、阻低頻。學以致用學以致用:如圖所示，平行板電容器如圖所示，平行板電容器與燈泡串聯后接在交變電與燈泡串聯后接在交變電源上，燈泡正常發光，則源上，燈泡正常發光，則（ ）B.增大交變電流的頻率增大交變電流的頻率,燈泡將變暗燈泡將變暗.A.將介質板插入電容器中將介質板插入電容器中,燈泡將變燈泡將變暗暗.C.把電容器極板間距拉開一些把電容器極板間距拉開一些,燈泡將變暗燈泡將變暗.D.把電容器兩極板錯開一些把電容器兩極板錯開一些,燈泡將變暗燈泡將變暗.CDkdsC4元件元件電感線圈電感線圈電容器電容器作用作用通直流，阻交流通直

9、流，阻交流;通低頻，阻高頻。通低頻，阻高頻。通交流，隔直流；通交流，隔直流；通高頻，阻低頻。通高頻，阻低頻。描述阻礙作描述阻礙作用的物理量用的物理量感抗感抗XL容抗容抗XC決定因素決定因素自感系數自感系數L 交流電頻率交流電頻率f電容電容C交流電頻率交流電頻率f關系關系L越大，越大，f越高，越高，XL越大。越大。 C越大，越大，f越高，越高，XC越小。越小。對比記憶對比記憶： 本節小結本節小結： 1.交變電流的電流與電壓關系不僅與電阻有關，還交變電流的電流與電壓關系不僅與電阻有關，還與電感、電容與電感、電容 有關。有關。 2.電感和電容對交流的阻礙作用的大小不僅與電感、電感和電容對交流的阻礙作

10、用的大小不僅與電感、 電容本身有關，還跟交流的頻率有關：電容本身有關，還跟交流的頻率有關： 電感電感“通直流；阻交流。通直流；阻交流。” “通低頻；阻高頻。通低頻；阻高頻。” 電容電容“通交流；隔直流。通交流；隔直流。” “通高頻；阻低頻。通高頻；阻低頻。”1、有一電阻極小的導線繞制成線圈接在交流電上，有一電阻極小的導線繞制成線圈接在交流電上，如果電源電壓峰值保持不變，比較下面哪種情況，如果電源電壓峰值保持不變，比較下面哪種情況，通過線圈的電流最小通過線圈的電流最小( )A、所加電源頻率為、所加電源頻率為50 HzB、所加電源頻率為、所加電源頻率為100 HzC、所加電源頻率為、所加電源頻率為

11、50 Hz，減少線圈匝數，減少線圈匝數D、在線圈中加入鐵芯，所加電源頻率為、在線圈中加入鐵芯，所加電源頻率為 100 HzD發散練習發散練習2、有兩個電容分別為有兩個電容分別為C1=5 F,C2=3 F的兩電容器，分別加在峰值一定的交流的兩電容器，分別加在峰值一定的交流電源上，比較下列哪種情況通過電容器電源上，比較下列哪種情況通過電容器的電流最大的電流最大( )A、在、在C1上加上加f=50 Hz的交變電流的交變電流B、在、在C2上加上加f=50 Hz的交變電流的交變電流C、在、在C1上加上加f=60 Hz的交變電流的交變電流D、在、在C2上加上加f=60 Hz的交變電流的交變電流C3.如圖一段長直導線接在交流電源上時如圖一段長直導線接在交流電源上時電流為電流為I1,如果把這段長直導線密繞成線如果把這段長直導線密繞成線圈圈,現接入原電路現接入原電路,通過線圈的電流為通過線圈的電流為I2,則則( )A.B.C.D.條件不足條件不足,無法比較無法比較.B4.在交流電路中在交流電路中,如果電源電動勢的如果電源電動勢的最大值不變最大值不變,頻率可以改變頻率可以改變,在如圖所在如圖所示電路的示電路的a、b兩點間逐次將圖中的兩點間逐次將圖中