第五章第3节电感和电容对交变电流的影响.docx

第PAGE页

第3节电感和电容对交变电流的影响

一、电感器对交变电流的阻碍作用

1．实验探究

2．感抗

(1)物理意义：表示电感器对交变电流阻碍作用的大小的物理量。

(2)影响因素：线圈的自感系数越大，交流的频率越高，感抗越大。

(3)应用：扼流圈

低频扼流圈：可以用来“通直流，阻交流”。

高频扼流圈：可以用来“通直流，通低频，阻高频”。

【知识拓展】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。

【应用技巧】含电感器交流电路的动态分析方法

(1)分析电路中各元件的串、并联关系。

(2)明确交流电源频率的变化情况。

(3)根据电感器中线圈匝数、形状、横截面积、长短和是否插入铁芯，判断自感系数的情况。

(4)判断感抗的变化情况。

(5)确定含电感器支路电流、电压的变化情况。

二、电容器对交变电流的阻碍作用

1．交变电流能通过电容器

(1)实验电路(如图)

(2)实验目的：了解并验证电容器对交变电流的阻碍作用。

(3)实验方法：把白炽灯和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，观察灯泡的发光情况。把电容器从电路中取下来，将灯泡直接与交流电源相连，再观察灯泡的发光情况。

(4)实验现象

接到直流电源上的灯泡不亮，接到交流电源上的灯泡亮。把电容器从电路中取下来，将灯泡直接与交流电源相连，灯泡要比接有电容器时亮。

(5)实验结论

①交变电流能够“通过”电容器，直流不能通过电容器。

②电容器对交变电流有阻碍作用。

2．电容器对交变电流的阻碍作用

(1)容抗：表示电容器对交流阻碍作用的大小。

(2)影响容抗大小的因素：电容器的电容越大，交流电的频率越高，容抗越小。

(3)电容器特点：“通交流、隔直流；通高频、阻低频”。

【应用技巧】(1)交变电流是怎样通过电容器的

电容器两极板之间是相互绝缘的，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)，通常所说的交变电流“通过”电容器，并不是自由电荷穿过了电容器，而是在交流电压作用下，当电压升高时电容器充电，电容器极板上的电荷量增加，形成充电电流，如图甲所示；当电压降低时，电容器放电，电容器极板上的电荷量减少，形成放电电流，如图乙所示。由于电容器反复不断地充电、放电，使电路中有持续的交变电流。

(2)对容抗及“阻碍”作用的理解

①对容抗的理解：容抗是表示电容器对交变电流阻碍作用大小的物理量。容抗的大小与电容器的电容、交变电流的频率有关，可用XC＝eq\f(1,2πfC)来表示，单位是欧姆。此公式虽然不要求掌握，但可以用来定性地分析问题，当交变电流的频率增加时，容抗减小。

②电容器对交变电流的阻碍作用：对导线中形成电流的自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向移动的时候，电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个方向做定向移动，这就产生了对交变电流的阻碍作用。

③“阻碍”作用可概括为：“隔直流、通交流”，“通高频、阻低频”。

(3)电阻、感抗、容抗的区别

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向这个方向定向移动的电荷的反抗作用

在电路中

的特点

对直流、交流均有阻碍作用

对交流有阻碍作用

对直流的阻碍作用无限大，对交流的阻碍作用随频率的降低而增大

决定

因素

由导体本身(长短、粗细、材料)决定，还与温度有关

由线圈本身的自感系数和交流的频率f决定

由电容的大小和交流的频率f决定

电能的

转化与

做功

电流通过电阻做功，电能转化为内能

电能和磁场能往复转化

电能与电场能往复转化