浙江专版2024_2025学年高中物理第五章第3节电感和电容对交变电流的影响讲义含解析新人教版选修3.docVIP

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电感和电容对交变电流的影响

电感对交变电流的阻碍作用

[探新知·基础练]

1．试验探究

如图所示，令直流电源电压与沟通电源电压有效值相等。

(1)试验目的：了解并验证电感线圈对交变电流的阻碍作用。

(2)试验现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通沟通电源时，灯泡暗些。

(3)试验结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用。

2．感抗

(1)物理意义：表示电感器对交变电流的阻碍作用的大小。

(2)影响感抗大小的因素：线圈的自感系数，沟通的频率。线圈的自感系数越大，沟通的频率越高，感抗越大。

3．感抗的应用

类型

区分

低频扼流圈

高频扼流圈

自感系数

较大

较小

感抗大小

较大

较小

作用

通直流、阻沟通

通低频、通直流，阻高频

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)

1．电感线圈对交变电流有阻碍作用。()

2．沟通电的频率越高，电感对沟通的阻碍作用越大。()

3．电感线圈中通入交变电流后，交变电流的瞬时值为0的瞬间，线圈仍旧对交变电流有阻碍作用。()

答案：1.√2.√3.√

[释疑难·对点练]

1．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更，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更，这就是电感线圈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。

2．感抗

电感线圈对电流的阻碍作用。感抗用“XL”表示，XL＝2πfL＝ωL，其中f是沟通电的频率，L是线圈的自感系数。

3．感抗与电感的关系

电感线圈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，感抗就越大，对交变电流的阻碍作用也就越大。

4．线圈(扼流圈)的分类

依据不同线圈对沟通电的阻碍作用不同分类：

(1)低频扼流圈：

①构造：闭合铁芯、绕在铁芯上的线圈。

②特点：匝数多、自感系数L大、电阻很小。它对低频沟通会产生很大的阻碍作用，而对直流的阻碍作用则较小，故低频扼流圈的作用为“通直流、阻沟通”。

(2)高频扼流圈：

①构造：它的线圈有的是绕在圆柱形的铁氧体芯上或空心。

②特点：匝数少，自感系数L小。它只对频率很高的沟通产生很大的阻碍作用，而对低频沟通的阻碍作用较小，故高频扼流圈的作用为“通直流、通低频，阻高频”。

[试身手]

1．关于电感对交变电流的影响的说法，正确的是()

A．电感对交变电流无阻碍作用

B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗

C．电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数无关

D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越小

解析：选B电感对交变电流有影响，其阻碍作用的大小和线圈的自感系数L、交变电流的频率f有关，L越大、f越高，阻碍作用越大，故选项A、C、D错误，B正确。

电容器对交变电流的阻碍作用

[探新知·基础练]

1．交变电流能够通过电容器

(1)试验电路(如图所示)：

(2)试验现象：

电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮，接通沟通电源，灯泡亮。

(3)试验结论：

交变电流能够通过电容器，直流不能通过电容器。

2．电容器对交变电流的阻碍作用

(1)容抗：表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。

(2)影响容抗大小的因素：电容器的电容越大，交变电流的频率越高，容抗越小。

(3)应用：电容器具有“隔直流，通沟通”的作用。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)

1．交变电流“通过”电容器的实质是电容器不断充电放电，并不是真正流过电容器。()

2．直流电不能通过电容器。()

3．电容器是通直流、阻沟通，通高频、阻低频。()

答案：1.√2.√3.×

[释疑难·对点练]

1．交变电流通过电容器的实质

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，而是在沟通电压作用下，当电压上升时电容器充电，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削减，形成放电电流，如图乙所示。由于电容器反复不断的充电、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。容抗的大小与自身的电容量、交变电流的频率有关，可用XC＝eq\f(1,2πfC)来表示，单位是欧姆。此公式虽然不要求驾驭，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