PAGEPAGE1第3節電感和電容對交變電流的影響1.通過演示試驗，了解電感器和電容器對交變電流的阻礙和導通作用．2.知道感抗和容抗的物理意義以及與哪些因素有關．3．能夠分析簡潔電路中的電容器、電感器的作用．一、電感器對交變電流的阻礙作用1．試驗探究(1)試驗目的：了解并驗證電感線圈對交變電流的阻礙作用．(2)試驗電路：取直流電源的電壓與溝通電壓的有效值相等．(3)試驗現象：接通直流電源時，燈泡亮些；接通溝通電源時，燈泡暗些．(兩個空均選填“亮些”或“暗些”)(4)試驗結論：電感線圈對交變電流有阻礙作用．2．感抗(1)物理意義：表示電感器對溝通的阻礙作用的大小．(2)影響感抗大小的因素：線圈的自感系數越大，溝通的頻率越高，感抗越大．3．感抗的應用低頻扼流圈高頻扼流圈自感系數較大較小特性通直流、阻溝通通直流、通低頻阻高頻二、電容器對交變電流的阻礙作用1．交變電流能夠通過電容器(1)試驗電路(如圖)．(2)試驗現象：電路中串有電容器時，接通直流電源，燈泡不亮；接通溝通電源，燈泡亮．(3)試驗結論：交變電流能夠通過電容器，直流不能通過電容器．2．容抗(1)物理意義：表示電容對交變電流的阻礙作用的大小．(2)影響容抗大小的因素：電容器的電容越大，溝通的頻率越高，容抗越小．(3)特性：電容器具有“隔直流、通溝通”的作用．判一判(1)繞制線圈的導線的電阻可以忽視時，線圈對溝通沒有阻礙作用．()(2)溝通電的頻率越高，電感對溝通的阻礙作用越大．()(3)直流電流能通過電容器．()(4)電容器的電容越大，容抗就越大．()提示：(1)×(2)√(3)×(4)×做一做如圖所示，當溝通電源的電壓為220V，頻率為50Hz時，三只燈泡L1、L2、L3亮度相同．若保持溝通電源的電壓不變，只將其頻率變更為100Hz，則()A．L1、L2、L3亮度都比原來亮B．只有L1的亮度比原來亮C．只有L2的亮度比原來亮D．只有L3的亮度比原來亮提示：選B.由圖可知，并聯電路中L3、L2、L1分別與電阻R、電感線圈L、電容器C串聯，增大溝通電源的頻率，對電阻R的阻抗無影響，電感線圈L的感抗增大，電容器C的容抗減小，所以L1的亮度增加，L2的亮度減小，L3的亮度不變．故選B.對感抗和容抗的理解1．感抗的成因：交變電流通過電感器時，由于電流時刻都在變更，因此在線圈中就會產生自感電動勢，而自感電動勢總是阻礙原電流的變更，故電感器對交變電流產生阻礙作用．2．影響感抗大小的因素感抗的大小由線圈的自感系數L和交變電流的頻率f共同確定．用XL表示，則XL＝2πfL.3．容抗的成因(1)當接到溝通電源上時，電源使導線中的自由電荷向某一方向定向移動，對電容器進行“充放電”．(2)電容器在充放電的過程中，電容器兩極板上聚集著等量異種電荷，從而在兩極板間存在著電場，此電場的電場力阻礙著電荷的定向移動，其表現就是電容器在交變電流通過時的阻礙作用．4．影響容抗大小的因素(1)電容器的電容：電容器的電容越大，電容器容納電荷的本事就越大，即在容納相同電荷的狀況下，電容大時電壓小，電場力對電荷充電時的阻礙作用力就小，所以容抗就小．(2)溝通的頻率：溝通的頻率越高，充電和放電的時間就短，相同電路電容器上聚集的電荷就少，電容器所達到的電壓就小，排斥充電和放電的電場力就小，從而阻礙作用就小，所以容抗就小．用XC表示，則XC＝eq\f(1,2πfC).命題視角1對感抗的理解(2024·遼寧大連得勝中學測試)一個燈泡通過一個由粗導線繞制的線圈與一溝通電源相連接，如圖所示．若將一鐵塊插進線圈之后，該燈將()A．變亮 B．變暗C．沒有影響 D．無法推斷[解析]線圈和燈泡是串聯的，因此加在串聯電路兩端的總電壓肯定是線圈上的電壓與燈泡上的電壓之和．由墻上插孔所供應的220V電壓，一部分著陸在線圈上，剩余的著陸在燈泡上．假如一個大電壓著陸在線圈上，則僅有一小部分電壓著陸在燈泡上．當鐵塊插進線圈時，線圈的自感系數變大，線圈上分得的電壓變大．燈泡上電壓變小，將變暗．故B正確．[答案]B命題視角2對容抗的理解(多選)如圖所示，白熾燈和電容器串聯后接在交變電源的兩端，當溝通電源的頻率增加時()A．電流表示數增大B．電壓表示數增大C．燈泡變暗D．燈泡變亮[思路點撥](1)容抗與交變電流頻率的關系．(2)閉合電路的電壓關系．[解析]由頻率增加可知，容抗減小，電流增大，燈泡兩端電壓增大，電壓表示數變小，燈泡功率增大而變亮，故選A、D.[答案]AD命題視角3對電阻、感抗、容抗的比較(2024·甘肅蘭州一中測試)在頻率為f的交變電路中，如圖所示，把開關S依次分別接通R、C、L支路，這時通過各支路的電流的有效值相等．若將交變電流的頻率提高到2f，維持其他條件不變，則下列幾種說法中不正確的是()A．通過R的電流有效值不變B．通過C的電流有效值變大C．通過L的電流有效值變小D．通過R、C、L的電流有效值都不變[解析]電阻對交變電流阻礙作用的大小與電流的頻率無關，因此，通過電阻的電流的有效值不變．電感對交變電流阻礙作用的大小用感抗表示，線圈的自感系數越大，電流的頻率越高，自感電動勢就越大，即線圈對電流的阻礙作用就越大，感抗也就越大，因此，通過電感的電流有效值變小．電容器對交變電流阻礙作用的大小用容抗表示，電容肯定時，在相同的電壓下電容器容納的電荷肯定，頻率越高，充、放電的時間越短，充、放電的電流越大，容抗越小，因此，通過電容器的電流有效值變大．[答案]D(1)電阻對交變電流的阻礙作用不隨頻率的變更而變更，電感對交變電流的阻礙作用隨頻率的增大而增大，電容對交變電流的阻礙作用隨頻率的增大而減小．(2)電容器和電感器的容抗和感抗，在交變電流的電路中的分壓和分流關系，符合恒定電流電路的規律，都可以看成電阻．【通關練習】1.(多選)如圖所示試驗電路，直流電源電壓與溝通電源電壓的有效值均為220V，S為雙刀雙擲開關，下列哪個敘述正確()A．當S擲向a、b時，電阻R的電壓為220VB．當S擲向a、b時，電阻R的電壓為0C．當S擲向c、d時，電阻R的電壓為0D．當S擲向c、d時，電阻R的電壓小于220V解析：選BD.接直流電源時，電路穩定后沒有電流，電阻兩端電壓為0，故A錯，B對；接溝通電源時，電路中有電流，R兩端電壓不為零，故C錯；由于電容對溝通電有容抗，與電阻R分壓，因此R的電壓小于220V，D對．2．(多選)如圖所示，三個燈泡相同，而且足夠耐壓，電源內阻忽視．單刀雙擲開關S接A時，三個燈亮度相同，那么S接B時()A．三個燈亮度不再相同B．甲燈最亮，丙燈不亮C．甲燈和乙燈亮度相同，丙燈不亮D．只有丙燈不亮，乙燈最亮解析：選AD.S接A時，為溝通電源，此時R、L、C對交變電流的阻礙作用相同；S接B時，變為直流電源，故三燈亮度不再相同，其中乙燈最亮，而丙燈不亮，故A、D正確．電感器和電容器的應用1．電容器的應用(1)隔直電容器：如圖甲所示，作用是“通溝通、隔直流”，即直流不能通過電容器，交變電流能“通過”電容器．起這樣作用的電容器的電容要大些．(2)高頻旁路電容器：如圖乙所示，作用是“通高頻、阻低頻”，即對不同頻率的交變電流，頻率越高，容抗越小，頻率越低，容抗越大，即電容對低頻交變電流阻礙作用大，對高頻交變電流阻礙作用小，起這樣作用的電容器的電容要小些．2．電感器的應用(1)低頻扼流圈：可起到“通直流、阻溝通”的作用．(2)高頻扼流圈：可起到“通直流、通低頻、阻高頻”的作用．3．電感和電容的組合應用依據電感、電容對交變電流阻礙作用的特點，可以將二者結合到一起來完成肯定的任務．(1)假如將電容與負載并聯，然后與電感串聯，就能更好地起到濾掉電路中溝通成分或高頻成分的作用．如圖甲所示．(2)假如將電感與負載并聯，然后與電容串聯，就能更好地起到濾掉電路中直流成分或低頻成分的作用．如圖乙所示．在收音機線路中，經天線接收下來的電信號既有高頻成分又有低頻成分，經放大后送給下一級，須要把低頻成分和高頻成分分開，只讓低頻成分輸入給下一級，我們采納如圖所示的裝置電路，其中代號a、b應選擇的元件是()A．a是電容較大的電容器，b是低頻扼流圈B．a是電容較大的電容器，b是高頻扼流圈C．a是電容較小的電容器，b是低頻扼流圈D．a是電容較小的電容器，b是高頻扼流圈[思路點撥]搞清a、b處元件應起的作用，是正確選擇元件的關鍵．[解析]電容器具有通高頻、阻低頻的作用，這樣的電容器電容較小，所以a處接電容較小的電容器，電感線圈在該電路中要求起到通低頻、阻高頻的作用，b處接一個高頻扼流圈，D對．[答案]Deq\a\vs4\al()電阻、感抗、容抗的比較電阻感抗容抗產生緣由定向移動的自由電荷與不動的離子間的碰撞由于電感線圈的自感現象阻礙電流的變更電容器兩極板上積累的電荷對向這個方向定向移動的電荷的抗拒作用在電路中的特點對直流、溝通阻礙作用相同阻溝通通直流阻高頻通低頻隔直流通溝通阻低頻通高頻確定因素由導體本身(長短、粗細、材料)確定，與溫度有關，R＝ρeq\f(l,S)由線圈本身的自感系數和溝通電的頻率f確定，XL＝2πfL由電容的大小和溝通電的頻率f確定，XC＝eq\f(1,2πfC)電能的轉化電能轉化為內能電能和磁場能往復轉化電能與電場能往復轉化音箱中有高音揚聲器和低音揚聲器，為了讓特定揚聲器得到較為純粹的高頻或低頻信號，經常借助由電容器與電感器組成的分頻器電路，信號通過圖甲和乙所示的分頻電路時，則關于揚聲器發出的聲音，下列說法中正確的是()A．甲圖發出低音，乙圖發出高音B．甲圖發出高音，乙圖發出低音C．甲圖同時發出高音和低音D．乙圖同時發出高音和低音解析：選A.電容器具有“通溝通，阻直流”及電感器“通直流，阻溝通”的特性，圖甲中高頻的信號電流被電容器短路，也被電感阻隔，所以甲發出的是低音；圖乙中，低頻信號電流被電感短路，只有高頻信號通過揚聲器，故A正確，B、C、D錯誤．[隨堂檢測]1．直流電源的電壓與溝通電壓的有效值相同，電感線圈的直流電阻不計，則下列圖中燈泡最亮的是()解析：選D.電容器C、電感L都對交變電流有阻礙作用，故A、B兩圖中燈不是最亮的；C圖中燈被短路，燈泡不亮；D圖中電容器C有隔直流作用，所以D中燈泡最亮．2．(多選)關于如圖所示電路，以下結論正確的是()A．a、b若接直流電，燈泡不亮B．a、b若接直流電，燈泡也可發光C．a、b若接溝通電，燈泡發光，燈泡和電容器都有電荷通過D．a、b若接溝通電，燈泡發光，電容器中無電荷通過解析：選AD.電容器有“通溝通，隔直流”的作用，故a、b接直流電時，燈泡不亮，A正確，B錯誤；接溝通電時，燈泡亮，但電路中電流的形成源于電容器的不斷充電、放電，并沒有電荷通過電容器，故C錯誤，D正確．3.如圖所示，甲、乙是規格相同的燈泡，接線柱a、b接電壓為U的直流電源時，無論電源的正極與哪一個接線柱相連，甲燈均能正常發光，乙燈完全不亮．當a、b接電壓的有效值為U的溝通電源時，甲燈發出微弱的光，乙燈能正常發光，則下列推斷正確的是()A．與甲燈串聯的元件x是電容器，與乙燈串聯的元件y是電感線圈B．與甲燈串聯的元件x是電感線圈，與乙燈串聯的元件y是電容器C．與甲燈串聯的元件x是二極管，與乙燈串聯的元件y是電容器D．與甲燈串聯的元件x是電感線圈，與乙燈串聯的元件y是二極管解析：選B.由a、b接直流電源時的現象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接溝通電源時的現象可知，元件x“阻溝通”，元件y“通溝通”，依據電容器和電感線圈的特點，元件x是電感線圈，元件y是電容器，B正確．[課時作業]一、單項選擇題1．對低頻扼流圈的說法正確的是()A．自感系數很小，對直流有很大的阻礙作用B．自感系數很大，對低頻溝通有很大的阻礙作用C．自感系數很大，對高頻溝通有很小的阻礙作用D．自感系數很大，對直流無阻礙作用解析：選B.低頻扼流圈的自感系數較大，它對電流的阻礙作用是“通直流，阻溝通”，即對低頻溝通有較大的阻礙作用，由于線圈本身有電阻，所以對直流也有阻礙作用，應選B.2．(2024·石家莊高二檢測)關于電容對交變電流的影響，下列說法正確的是()A．對一只給定的電容器來說它對任何頻率的交變電流的阻礙作用都相同B．同一只電容器對高頻交變電流的容抗大于對低頻交變電流的容抗C．同一只電容器對高頻交變電流的容抗小于對低頻交變電流的容抗D．同一只電容器對高頻交變電流的容抗等于對低頻交變電流的容抗解析：選C.電容器的容抗跟溝通電的頻率成反比，頻率越大，容抗越小，對交變電流的阻礙作用就越小．3．某試驗電路如圖所示，電路接入溝通電，燈亮，保持電壓不變使頻率漸漸增大，視察到燈漸漸變亮，則X接入的是()A．電容器 B．電感器C．電阻器 D．保險絲解析：選A.電路接入溝通電，燈亮，保持電壓不變使頻率漸漸增大，視察到燈漸漸變亮，說明電路的電流變大，依據XC＝eq\f(1,2πCf)，知頻率越高，容抗越小，所以電容器對于高頻交變電流的阻礙作用小于它對低頻交變電流的阻礙作用，電路中電流就會變大，故A正確；依據XL＝2πLf知，頻率越高，感抗越大，所以電感器對于高頻交變電流的阻礙作用大于對低頻交變電流的阻礙作用，故B錯誤；接電阻絲和保險絲均不會影洪亮度，故C、D錯誤．4．某信號源中有直流成分、溝通高頻成分和溝通低頻成分，為使放大器僅得到溝通低頻成分，下列電路中可行的是()解析：選D.信號中含有三種成分，去掉直流成分用隔直電容器即可，因此解除選項B；而選項A中溝通高、低頻成分均進入了放大器，需加入另一旁路電容器，所以選項D正確，A錯誤；對選項C，電容器隔直后，低頻部分從電感中通過，而高頻部分進入放大器，故C錯誤．5.如圖所示，電感器L的自感系數和電容器C的電容都很小(如L＝100μH，C＝100pF)，此電路的主要作用是()A．阻直流、通溝通，輸出溝通電B．阻溝通、通直流，輸出直流電C．阻低頻、通高頻，輸出高頻溝通電D．阻高頻、通低頻，輸出低頻溝通電和直流電解析：選D.因電感器L的自感系數很小，所以對低頻溝通的阻礙作用很小，這樣直流和低頻溝通能順當通過電感器．電容器C為一旁路電容器，對高頻溝通的阻礙作用很小，這樣部分通過電感器的高頻溝通又經電容器C形成回路，最終輸出的應為低頻溝通電和直流電．故選項D正確．6.兩只相同的白熾燈L1、L2接到如圖所示的電路中，燈L1與電容器串聯，燈L2與電感器串聯，當a、b處接電壓最大值為Um、頻率為f的正弦溝通電源時，兩燈都發光，且亮度相同．更換一個新的正弦溝通電源后燈L1的亮度大于燈L2的亮度，新電源的電壓最大值和頻率可能是()A．最大值仍為Um，而頻率大于fB．最大值仍為Um，而頻率小于fC．最大值小于Um，而頻率仍為fD．最大值大于Um，而頻率仍為f解析：選A.燈L1的亮度大于燈L2的亮度，這是因為交變電流頻率增大，容抗減小，燈L1變亮，又頻率增大，感抗增大，燈L2變暗．7.如圖所示的電路，M為一溝通發電機，C為一平行板電容器，為使電流表示數增大，可行的方法是()A．使發電機的轉速增大B．使發電機的轉速減小C．在平行板電容器間換用介電常數較小的電介質D．使電容器兩板間距離增大解析：選A.由容抗XC＝eq\f(1,2πfC)知，電流表示數增大，可以是f、C增大，由C＝eq\f(εS,4πkd)，C增大可以是ε增大，d減小，故C、D均錯誤；發電機轉速增大，可使電壓增大，f增大，電流表示數增大，故A正確，B錯誤．8．如圖所示，輸入端ab的輸入電壓既有直流成分，又有溝通成分，以下說法中正確的是(L的直流電阻與R相同)()A．直流成分只能從L通過B．溝通成分只能從R通過C．通過R的既有直流成分又有溝通成分D．通過L的溝通成分比通過R的溝通成分必定要多解析：選C.線圈具有通直流阻溝通的作用，L的直流電阻與R相同，對溝通的阻礙作用要大于電阻R，多數溝通成分通過R，故選C.二、多項選擇題9．如圖所示試驗電路中，若直流電壓和交變電壓的有效值相等，S為雙刀雙擲開關，下面哪個敘述正確()A．當S擲向a、b時燈較亮，擲向c、d時燈較暗B．當S擲向a、b時燈較暗，擲向c、d時燈較亮C．S擲向c、d，把電感線圈中的鐵芯抽出來時燈變亮D．S擲向c、d，電源電壓不變，而使頻率減小時，燈變暗解析：選AC.線圈對恒定電流無感抗，對交變電流有感抗，當溝通電頻率減小時，感抗變小，燈變亮，并且是有鐵芯時感抗更大，故鐵芯抽出時燈變亮．10.(2024·大連高二檢測)如圖所示，接在溝通電源上的電燈泡正常發光，以下說法正確的是()A．把電介質插入電容器，燈泡變亮B．增大電容器兩板間的距離，燈泡變亮C．減小電容器兩板間的正對面積，燈泡變暗D．使交變電流頻率減小，燈泡變暗解析：選ACD.把電介質插入電容器，C變大，容抗變小，燈泡變亮；增大電容器兩板間的距離，C變小，容抗變大，燈泡變暗；減小電容器兩板間的正對面積，C變小，容抗變大，燈泡變暗；頻率減小，電容對交變電流的阻礙作用變大，燈泡變暗．電容器在電路中特點為“通溝通，隔直流；通高頻，阻低頻”．11.(2024·沈陽高二檢測)如圖所示的電路中，a、b兩端連接的溝通電源既含高頻溝通，又含低頻溝通，L是一個25mH的高頻扼流圈，C是一個100pF的電容器，R是負載電阻，下列說法中正確的是()A．L的作用是“通低頻，阻高頻”B．C的作用是“通溝通，隔直流”C．C的作用是“通高頻，阻低頻”D．通過R的電流中，低頻溝通所占的百分比遠遠大于高頻溝通解析：選ACD.高頻扼流圈L的自感系數小，對高頻有明顯的阻礙作用，起到“通低頻，阻高頻”的作用，選項A正確；溝通能夠“通過”電容器，頻率越高，容抗越小，因溝通電源既含高頻溝通，又含低頻溝通，所以電容器C的作用是“通高頻，阻低頻”，選項B錯誤，C正確；由于L和C的作用，通過R的電流中，低頻溝通所占的百分比遠遠大于高頻溝通，選項D正確．12．如圖所示的電路中，當a、b端加直