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1、第五章交变电流3电感和电容对交变电流的影响学习目标1.知道电感器和电容器在交、直流电路中的作用.2.知道感抗、容抗的大小由哪些因素决定.3.能解释电感和电容对交变电流产生影响的原因.自主探究1.电感器对交变电流的阻碍作用的大小用表示.2.扼流圈是电工技术和电子技术常用的元件,它利用了对电流的阻碍作用.扼流圈分为两类:一类是低频扼流圈,可以用来“通,阻”;一类是高频扼流圈,可以用来“通,通,阻”.3.电容器对交变电流的阻碍作用的大小用表示.合作探究一、电感器对交变电流的阻碍作用探究活动:利用电感特性演示仪,探究电阻、电感器对直流和交变电流的影响.提出问题:(1)观察电源分别接直流和交变电流时,小
2、灯泡的亮度有什么变化?这个实验说明了什么?(2)为什么会产生这种现象呢?自主学习:阅读课本P37P38“电感器对交变电流的阻碍作用”的内容,学习相关的知识.1.电感器对交变电流有阻碍作用.线圈的越大,交变电流的越高,电感对交变电流的阻碍作用越大,线圈的越大.2.低频扼流圈,线圈的很大,对电流的阻碍作用很小,可以用来.3.高频扼流圈,线圈的小,对高频交变电流的阻碍作用较大,对低频交变电流的阻碍作用较小,对直流的阻碍作用更小,可以用来.二、交变电流能够通过电容器探究活动:利用电容特性演示仪,探究电容器对直流和交变电流的影响.提出问题:观察开关分别接直流和交流电源时,小灯泡的亮度有什么变化?实验说明
3、了什么?自主学习:阅读课本P39“交变电流能够通过电容器”的内容,学习相关的知识.归纳总结:电容器接到交流电源两端时,并没有通过电容器两极板间的绝缘介质,只是电容器交替进行,电路中就有了电流,表现为交变电流通过了电容器.三、电容器对交变电流的阻碍作用探究实验:利用电容特性演示仪,探究电容器对交变电流的阻碍作用.提出问题:把电容器从电路中取下来时,小灯泡的亮度有什么变化?实验说明了什么?自主学习:阅读课本P39“电容器对交变电流的阻碍作用”的内容,学习相关的知识.归纳总结:电容器对交变电流有阻碍作用,电容器的越大,交变电流的越高,电容器对交变电流的阻碍作就越小,越小.课堂检测1.关于电感器对交变
4、电流的影响,以下说法中正确的是()A.电感器对交变电流有阻碍作用B.电感器对交变电流阻碍作用越大,感抗就越小C.电感器具有“通交流、阻直流,通高频、阻低频”的性质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大2.下列关于电容器、电感器在电路中的作用的说法不正确的是()A.交变电流的频率越高,电流“通过”电容器的能力越强B.交变电流的频率越高,电流“通过”电感线圈的能力越弱C.电容器在电路中的作用是“通直流,阻交流”D.电感器在电路中的作用是“通低频,阻高频”3.如图所示,将电灯与电容器串联接入通有交变电流的电路中,灯泡发光,则()A.自由电荷通过了电容器两极板间的绝
5、缘电介质B.自由电荷没有通过电容器两极板间的绝缘电介质C.接入交流电源使电容器两极板间的绝缘电介质变成了导体D.电容器交替进行充、放电,电路中就有了电流,表现为交变电流“通过”了电容器4.如图所示电路中,电源电动势为E,线圈L的电阻不计.以下判断正确的是()A.闭合S稳定后,电容器两端电压为EB.闭合S稳定后,电容器的a极板带正电C.断开S的瞬间,电容器的a极板将带正电D.断开S的瞬间,电容器的a极板将带负电5.直流电源的电压与交流电压的有效值相同,自感线圈的直流电阻不计,则灯泡发光最强的是()6.如图所示,在电路两端接上交流电源,保持电压不变,使频率增大,发现各灯的亮暗变化情况是:灯1变暗、
6、灯2变亮、灯3不变,则M、N、L处所接元件可能是()A.M为电阻,N为电容器,L为电感器B.M为电阻,N为电感器,L为电容器C.M为电感器,N为电容器,L为电阻D.M为电容器,N为电感器,L为电阻7.如图所示的交流电路中,如果电源电动势的最大值不变,交变电流的频率增大时,可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是()A.L1、L2、L3亮度都不变B.L1变暗、L2亮度不变、L3变亮C.L1变暗、L2变亮、L3亮度不变D.L1变亮、L2变暗、L3亮度不变8.如图所示,平行板电容器与灯泡串联,接在交流电源上灯泡正常发光,则()A.把电介质插入电容器,灯泡一定变亮B.把电容器两极板间距离增大,灯泡变亮C.把
7、电容器两极板间距离增大,灯泡变暗D.使交变电流频率增大,灯泡变暗9.如图所示电路中,L为电感线圈,R为灯泡,电流表内阻为零,电压表内阻无限大,交变电流的电压u=2202sin 100t(V).若保持电压的有效值不变,只将电源频率改为100 Hz,下列说法正确的有()A.电流表示数增大 B.电压表示数增大C.灯泡变暗 D.灯泡变亮10.如图是电子技术中常用的电路.a、b是电路的输入端,其中输入的高频电流用“”表示,低频电流用“”表示,直流电流用“-”表示.关于负载电阻R中通过的电流,有以下说法,其中正确的是()A.甲图中R通过的是低频电流B.乙图中R通过的是高频电流C.丙图中R通过的是直流电流D
8、.丁图中R通过的是高频电流11.“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器,它们的固有频率分别处于高音、低音频段,分别称为高音扬声器和低音扬声器.音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来,送往相应的扬声器,以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动.如图所示为音箱的电路图,高、低频混合电流由a、b输入,L1和L2是线圈,C1和C2是电容器,则()A.甲扬声器是高频扬声器B.C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器C.L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D.L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流12.如图所示,把电阻、电感器、电容器并联接到某一交流电源上,三个电流表
9、的示数相同,若保持电源电压不变,而将频率加大,则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系为.13.如图所示是一个判定A、B之间电源性质的仪器,其中L为低频扼流圈.(1)若接通电源后只有绿灯亮,则A、B之间是什么电源?(2)若只有红灯亮或黄灯亮,A、B之间是什么电源?14.如图所示是电视机电源部分的滤波装置,当输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后,能在输出端得到较稳定的直流电,试分析其工作原理及各电容和电感的作用.参考答案自主探究1.感抗2.电感直流交流直流低频高频3.容抗合作探究一、电感器对交变电流的阻碍作用提出问题:(1)小灯泡与电阻串联,开关分别接到电压相同的直流和交流电源上,两
10、次小灯泡的亮度相同.这说明电阻对直流和交变电流的阻碍作用相同.小灯泡与电感器串联,开关分别接到电压相同的直流和交流电源上,两次小灯泡的亮度不相同,接交变电流时小灯泡的亮度较暗.这说明电感器对交变电流的阻碍作用大,对直流的阻碍作用小.(2)线圈对直流的阻碍作用只是电阻,而对交变电流的阻碍作用除了电阻之外,还有电感.由电磁感应的知识可知,当线圈中通过交变电流时,产生自感电动势,阻碍电流的变化.自主学习:1.自感系数频率感抗2.感抗“通直流,阻交流”3.感抗“通直流、通低频,阻高频”二、交变电流能够通过电容器提出问题:接通直流电源,小灯泡不亮,说明电容器可以阻断直流;接通交流电源,小灯泡亮了,说明交
11、变电流能够“通过”电容器.归纳总结:自由电荷充电和放电三、电容器对交变电流的阻碍作用提出问题:把电容器取下来,小灯泡的亮度增大,说明电容器对交变电流有阻碍作用.归纳总结:电容频率容抗课堂检测1.AD解析:电感器对交变电流有阻碍作用,阻碍作用越大,感抗越大,感抗与自感系数、交变电流频率成正比,A、D两项正确.2.C解析:交变电流的频率越高,电容器容抗越小,电流“通过”电容器的能力越强,A项正确;交变电流的频率越高,电感线圈的感抗越大,电流“通过”电感线圈的能力越弱,B项正确;电容器的作用是“通交流,隔直流”,电感线圈的作用是“通低频,阻高频”,C项错误,D项正确.3.BD解析:电容器接入交变电流
12、的电路时,由于电压的变化,电容器交替进行充、放电,表现为交变电流“通过”了电容器,实际上,自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘电介质,所以B、D两项正确.4.C解析:闭合S稳定后,电容器被L短路,A、B两项错误;断开S的瞬间,L中向左的电流减小,给电容器充电,a板带正电,C项正确,D项错误.5.D解析:电容器C、电感器L都对交变电流有阻碍作用,故A、B两图中灯泡不是最亮的;C图中灯泡被短路,不亮;D图中电容器C有“隔直流”作用,所以D图中灯泡最亮.6.C解析:因为电源频率增大时,电感器的感抗增大,电容器的容抗减小,电阻阻值不变,而并联电路两端的电压不变,所以,与电感器串联的灯泡变暗,与电容器
13、串联的灯泡变亮,与电阻串联的灯泡变暗,C项正确.7.C解析:当交变电流的频率变大时,线圈的感抗变大,电容器的容抗变小,因此L1变暗,L2变亮.又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用,故L3亮度不变,C项正确.8.AC解析:把电介质插入电容器,电容增大,容抗减小,所以灯泡变亮,A项正确;电容器两极板间距离增大,电容减小,容抗增大,所以灯泡变暗,C项正确,B项错误;交变电流频率增大,容抗减小,灯泡变亮,D项错误.9.BC解析:由u=2202sin 100t(V)可得,电源原来的频率f=2=1002 Hz=50 Hz.当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时,线圈的感抗增大;在电压不变的情况
14、下,电路中的电流减小,A项错误;灯泡的电阻是一定的,电流减小时,实际消耗的电功率减小,灯泡变暗,C项正确,D项错误;因电源电压有效值不变,而灯泡两端电压减小,所以L两端电压增大,电压表示数增大,B项正确.10.AC解析:题甲图中,电容器隔直流,R通过低频电流;乙图中,电容器可以和高频交流电形成通路,R中通过低频电流;丙图中,电容器电容C很大,容抗较小,可以通过低频电流,则R中通过直流电流;丁图中,电感器自感系数L很大,f越高,感抗越大,阻碍高频电流通过,R中通过少量低频电流,A、C两项正确.11.BD解析:电路中的电感器和电容器作用不同,电感器是:通直流、阻交流,通低频、阻高频;电容器是:通交
15、流、隔直流,通高频、阻低频.12.解析:在交流电路中,当频率增加时,容抗减小,感抗增大,而电阻是与频率无关的,在电路中电源的电动势最大值不变,所以当频率增加时,A1示数不变,A2示数变小,A3示数变大.答案:I3I1I213.解析:(1)由于电容器C具有隔直流的特性,故绿灯亮时,A、B之间必是交流电源,此时红灯和黄灯都不亮.(2)当A、B之间接入直流电源时,必须考虑二极管D1和D2的单向导电性.所以A、B间接直流电源且A端是正极时红灯亮;A、B间接直流电源且B端是正极时黄灯亮.答案:(1)若接通电源后只有绿灯亮,A、B之间是交流电源.(2)若只有红灯亮或黄灯亮,A、B之间是直流电源且红灯亮时,A端为该直流电源的正极;黄灯亮时,B端为该直流电源的正极.14.解析:C1、C2都选用较大容量的电容器,这样它们对低频交变电流也能呈现很小的容抗,低频交变电流能顺利通过.电容器有隔直流的作用,直流成分不会通过电容器.电感器也是要选用电感很大的,它对低频交变电流有较大的阻碍,对直流电不起阻碍作用,能顺利通过.这样由于电容器隔直流、通交流,电感器通直流、阻交流的作用,最后输出的是稳恒直流电.答案:见解析