电感和电容对交变电流的影响1解读.ppt

第3节　电感和电容对交变电流的影响 1．实验探究 如图所示，把线圈L与白炽灯串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，取直流电压与交流电压的有效值相等．观察两种情况下灯泡的亮度． 实验现象：B灯比A灯暗；增大线圈的自感系数，灯泡更暗；增大交变电流的频率，灯泡更暗． 实验结论：电感对交变电流有阻碍作用．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，阻碍作用就越大． 2．感抗 电感器对交流的阻碍作用的大小用感抗表示． 3．感抗产生的原因 交变电流通过电感线圈时，由于电流时刻都在变化，因此在线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是要阻碍原电流的变化，故电感线圈对交变电流会起阻碍作用． 前面我们已经学习过，自感电动势的大小与线圈的自感系数及电流变化的快慢有关，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就越大，感抗也就越大． 4．感抗的决定因素 感抗与交变电流的频率、电感线圈的自感系数成正比． 5．感抗的应用 (1)高频扼流圈 高频扼流圈的自感系数很小，只对高频交变电流有较大的作用，对低频交变电流的阻碍作用较小，对直流的阻碍作用更小． 它具有“通直流，通低频、阻高频”的作用． (2)低频扼流圈 低频扼流圈的自感系数很大，即使交流的频率较低，它产生的感抗也很大．它具有“通直流，阻交流”的作用． 电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质是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． 1．实验现象 电路中串有电容器时，接通直流电源时，灯泡不亮；接通交流电源时，灯泡亮． 2．实验结论 交变电流能够通过电容器，直流不能通过电容器． 3．实验现象的本质 (1)直流不能通过电容器是因为电容器的两个极板间是绝缘的． (2)交变电流加到电容器上后，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，如图甲所示；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，如图乙所示．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交变电流“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． 电容器的两极板之间是绝缘的，不论是恒定电流还是交变电流，自由电荷都不能通过两极板之间的绝缘体(电介质)． 1．电容器为什么会对交变电流产生阻碍作用？ 电源电压推动自由电荷向某一方向做定向运动时，电容器极板上积累的电荷却阻碍它们向此方向做定向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用． 2．容抗 (1)定义：电容器对交流阻碍作用的大小叫做容抗． (2)影响因素：实验表明，容抗与电容器电容的大小及交流的频率有关，电容器的电容C越大，交流的频率f越高，容抗越小． 3．电容器在电路中的作用 (1)“隔直流，通交流”的作用 直流不能通过电容器，因此电容器有“隔直”作用，对于电容较大的电容器，容易进行充放电，因此这种电容器一般用来“隔直流，通交流”，如隔直电容器． (2)“通高频，阻低频”的作用 对频率不同的交流，频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大．电容较小的电容器，对高频交流的容抗小，阻碍小，对低频交流的容抗大，阻碍大．因此，这种电容器一般用来“通高频，阻低频”，如高频旁路电容器． 实际应用电路如图所示，图中“—”为电路中的直流成分，“～”为电路中的交流低频成分，“”为电路中的交流高频成分． 4．电阻、感抗、容抗的对比 (1)电感器和电容器在交变电流的电路中，电压和电流有效值的分配关系同恒定电流的电路． (2)交变电流电路中的电感器中，电能和磁场能之间相互转化，本身不消耗电能． (3)交变电流电路中的电容器中，电能和电场能之间相互转化，本身不消耗电能. 如图所示，电路中完全相同的三只灯泡A1、A2、A3分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到“220 V　50 Hz”的交流电源上，三只灯泡亮度恰好相同．若保持交变电压有效值U不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是(　　) A．三灯亮度不变 B．三灯均变亮 C．A1不变、A2变亮、A3变暗 D．A1不变、A2变暗、A3变亮 【分析】　电阻、电感、电容对交变电路的影响． 【解析】　 【答案】　D 【方法总结】 电阻对交变电流的阻碍作用与电流的频率无关，只由本身决定．感抗、容抗大小的决定因素： (1)感抗：感抗的大小决定于线圈的自感系数L和交流电的频率f.线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈的感抗就越大． (2)容抗：容抗的大小决定于电容器电容的大小C和电流的频率f，交变电流的频率越高，电容越大，容抗就越小． 在频率为f的交变电流电路中，如图所示，开关S依次分别接通R、C、L支路，这时通过各支路