2019-2020学年高中物理 第2章 交变电流 第4节 电感器对交变电流的作用 第5节 电容器对交

第四节电感器对交变电流的作用第五节电容器对交变电流的作用1．(多选)一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如下图所示，则()课前·自主学习A．交变电流的频率是4πHzB．当t＝0时，线圈平面与磁感线垂直C．当t＝πs时，e有最大值D．交流电的周期是2πs【答案】BD【解析】由图，交变电流周期为2πs，频率为周期的倒数，A错误，D正确；感应电动势为零时，线圈处于中性面上，B对；由图，t＝πs时，感应电动势为零，C错误．2．关于交流电的有效值U和最大值Um，下列说法中正确的是()A．任何形式的交流电都具有U＝Um2的关系B．正弦式交流电具有U＝Um2的关系C．照明电压220V，动力电压380V指的都是最大值D．交流电压表和交流电流表测的都是最大值【答案】B3．将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如下图所示．下列说法正确的是()A．电路中交变电流的频率为0.25HzB．通过电阻的电流为2AC．电阻消耗的电功率为2.5WD．用交流电压表测得电阻两端的电压是5V【答案】C一、在直流电路中1．当电流通过电阻时，电阻对电流有阻碍作用，用公式表式为_________．2．当电路中存在电容器时，在开关闭合的瞬间先是对电容器充电，当电路稳定时，电流______通过电容器而继续流动．3．当电路中存在线圈时，当通电或断电时存在________现象，当电路稳定时，线圈起的作用和电阻相同．I＝UR不能电磁感应二、电感对交变电流的作用1．实验探究：如下图所示，把线圈L与白炽灯串联起来，先接在直流电源上，后接在交流电源上，让两个电压的有效值相等，观察灯泡的亮度．2．实验现象：接通直流电源时，灯泡______；接通交流电源时，灯泡___________．3．实验结论：电感线圈对交变电流有____________，电感对交变电流的阻碍作用的大小用______表示，线圈的___________越大，交变电流的______越高，阻碍作用越大，感抗也就越大．发光亮度变暗阻碍作用感抗自感系数频率4．扼流圈是电子技术中常见的电子元件，分为两种：一种是线圈绕在铁芯上，它的自感系数较____，感抗较大，叫做______扼流圈，它的作用是__________________．另一种线圈绕在铁氧体磁芯上或空心，它的自感系数较____，感抗较小，叫做______扼流圈，它的作用是_________________．大低频通直流、阻交流小高频通低频、阻高频三、电容器对交变电流的作用1．实验探究：如下图所示，把白炽灯和电容器串联起来，然后分别接在直流电源上和交流电源上，调整两个电源的有效值相等，观察灯泡的发光情况．2．实验现象：接通直流电源，灯泡不亮，接通交流电源时，灯泡______，但和没有电容器接入时相比______．3．实验结论：交变电流能够“______”电容器，电容器对交变电流有______作用．4．某一装置输出的电流既有交流成分，又有直流成分，可以使交流成分通过，而阻止直流成分通过的电容器叫做隔直电容器；当既有高频成分又有低频成分时，在下级电路的输入端并联一个电容器，高频成分就通过电容器，而使低频成分输入到下一级，这种电容器叫高频旁路电容器．发光较暗通过阻碍5．电容器对交变电流的阻碍作用用______表示．电容器的电容越____，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，也就是说，电容器的______就越小，电容器在交流电路中起的作用是通交流，隔直流，_________________.容抗大容抗通高频、阻低频四、隔直电容器和高频旁路电容器1．甲图为______电容器，作用是“通______、隔______”．2．乙图为______________电容器，作用是“通______、阻______”．甲乙隔直交流直流高频旁路高频低频电阻、电容器、电感器在直流电路、交流电路中的作用有何不同？电阻在电路中对电流有阻碍作用且对直流、交流、高频、低频的阻碍作用都相同；电感器对直流的阻碍作用很小，对交流电的阻碍作用随频率的升高而增大，电容器不能通过直流电，对交流电的阻碍作用随频率的升高而减小．课堂·优化整合电阻、电感、电容对电流的作用作用电阻感抗容抗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这个方向定向移动的电荷的反抗作用作用电阻感抗容抗在电路中的特点对直流、交流都有阻碍作用只对变化的电流有阻碍作用，如果电流不变，则相当于一个电阻起的作用不能通直流，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着频率的增加而降低决定因素由导体本身(长短、粗细、材料，与温度有关)决定由导体本身的自感系数和交流电的频率决定由电容的大小和交流电的频率决定电能的转化和做功电流通过电阻做功，电能转化为内能电能和磁场能的往复转化电能和电场能的往复转化【特别提醒】电感、电容接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能往复转化，所以电感、电容上不会消耗电能，而电流通过电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能的损耗．如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为u的直流电源时，无论电源的正极接哪一个接线柱，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a、b接电压的有效值为u的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是()例1A．与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感器B．与甲灯串联的元件x是电感器，与乙灯串联的元件y是电容器C．与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器D．与甲灯串联的元件x是电感器，与乙灯串联的元件y是二极管解析：由a、b接直流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确．答案：B1．(2017·漳平校级期中)关于电阻、电感、电容对电流作用的说法正确的是()A．电感线圈对交流电的阻碍作用是由于线圈自身存在电阻B．电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同C．感抗、容抗和电阻一样，电流通过它们做功时都是电能转化为内能D．交变电流的频率增加时，电阻、电感线圈、电容器对电流的阻碍作用都增强【答案】B【解析】电感线圈对交流具有阻碍作用的主要原因是线圈具有感抗，故A错误；电阻与交流电的频率无关，所以电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同，故B正确；电流通过电阻时，电能转化为内能；电流通过电感时，当电流增大，电能转变成磁场能，电流减小时，磁场能又转变成电能；电流通过电容时，当电容两端电压增大，电能转变成电场能，当电容两端电压减小时，电容中的电场能又转变成电能，故C错误；交变电流的频率增加时，电感的阻碍增加，而电容的阻碍减小，对于电阻则不变，故D错误．1．电容器的应用(1)隔直电容器，如图甲，作用是“通交流、隔直流”，因为直流电不能通过电容器，交流电能“通过”电容器．起这样作用的电容器电容要大些．电容器、电感器的应用甲乙(2)高频旁路电容器，如图乙，作用是“通高频，阻低频”，因为对不同频率的交流电，频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大，即电容对低频交变电流阻碍作用大．对高频交变电流阻碍作用小，起这样作用的电容器电容要小些．2．电感器的应用(1)低频扼流圈：可起到“通直流、阻交流”的作用．(2)高频扼流圈：可起到“通直流、通低频，阻高频”的作用．3．电感和电容的组合应用根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将两者结合到一起来完成一定的任务．(1)如果将电容与负载并联，然后与电感串联，就能更好地起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，如图．(2)如果将电感与负载并联，然后与电容串联，就能更好地起到滤掉电流中直流成分和低频成分的作用，如图．在收音机线路中，经天线接收到的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用了如下图装置电路，其中代号a、b应选择的元件是()例2A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流线圈B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流线圈C．a是电容较小的电容器，b是高频扼流线圈D．a是电容较小的电容器，b是低频扼流线圈解析：电容器具有通高频、阻低频作用，这样的电容器电容应较小，故a处是电容较小的电容器．电感线圈在该电路中要求做到“通低频、阻高频”，所以b处应接一个高频扼流线圈．答案：C►题后反思分析a、b所在支路中电流成分→确定a、b处元件应起的作用→确定应选的元件2．在电子技术中，从某一装置输出的电流既要有高频成分又要有低频成分，如果只需要把低频成分输送到下一级装置，只要在两极电路之间接入一个高频扼流圈，就可以了．高频扼流圈是串联还是并联接入电路？如图所示的接法对吗？为什么？【答案】应串联，题中所给图接法正确．【解析】高频扼流圈自感系数较小，它有通低频、阻高频的功能，低频通过很容易，而高频很“费力”，但电容让高频通过，所以高频就几乎不从高频扼流圈通过了.