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1、5.3电感和电容对交变电流的影响【基础知识梳理】知识点01电感器对交变电流的阻碍作用1 .电感器的感抗是由变化的电流在线圈中产生的感应电动势引起的,与制成线圈导体的电阻 无关.是表征电感器对交变电流的阻碍作用的大小的物理量.2 .线圈的自感系数越大，交流的频率越高，电感线圈对交变电流的阻碍作用越大.知识点02电容器对交变电流的阻碍作用.电容器接到交流电源两端时，交替地进行充电和放电,电路中就有了电流，表现为交流“通 过” 了电容器.1 .电容器在电路中的作用：通交流，隔直流；通高频，阻低频.2 .电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用越小.【实例1】如图2甲、乙所示，把带铁芯
2、的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把 它们接到有效值等于直流电源电压的交流电源上.图2两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？图乙中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明 了什么？答案（1）图甲中灯泡比图乙中灯泡更亮，说明电感器对交变电流有阻碍作用.不论是换用自感系数更大的线圈还是调换频率更高的交流电源，灯泡均变得更暗，说明线 圈感抗增大了.【总结】.交变电流通过电感器时，由于电流时刻在变化，在线圈中就会产生自感电动势，而自感电 动势总是阻碍原电流的变化，故电感器对交变电流产生阻碍作用.1 .线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈的感
3、抗就越大.【实例2】如图4甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把 它们接到交流电源上.图4观察灯泡的发光情况，并分析原因.若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？在图乙中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度会有什么变化？说明了什么？答案（1）题图甲中的灯泡不亮，题图乙中的灯泡亮.题图甲中的电源是直流电源，电容器在 电路中相当于断路，电路中没有电流，灯泡不亮.题图乙中的电源是交流电源，把交流电源 接到电容器两个极板上后，电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流“通 过” 了电容器，灯泡就亮了，但实际上自由电荷并没有通过电容器
4、两极板间的绝缘介质.灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用.电容越大，灯泡越亮；频率越高，灯泡越亮.电容器的电容和交变电流的频率都对电容器 对交变电流的阻碍作用有影响.【总结】.电容器对交变电流的阻碍作用：电源电压推动自由电荷定向移动，而电容器两极板上积累的电荷抗拒自由电荷的定向移动， 从而使电容器对交变电流有阻碍作用.1 .电容器的电容越大，交流电的频率越高，容抗越小.2 .电容器在电路中常见的作用有两种：隔直电容器：通交流，隔直流.高频旁路电容器：通高频，阻低频.知识点03电阻、感抗、容抗的对比.容抗的大小除了与电容器自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关.若用Xc表示容 抗则
5、刈=康1 .感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关.若用Xl表示 感抗，则Xl=2&/L.2 .电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身.【例题讲解】一、电感对交变电流的阻碍作用1 .如图所示，灯泡A与带铁芯的电感器L串联，另一个完全相同的灯泡3与滑动变阻 器串联，两路并联接在以正弦交流信号发生器为电源的两端。通过调节交流信号发生器上的 旋钮，可以改变输出电压和信号的频率。实验开始前将滑动变阻器滑片尸置于最右侧，电源 内阻可忽略。闭合开关S, A、8两灯均发光。关于该实验，下列说法中错误的是（）A.保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现A灯始终比8
6、灯暗B.保持输出电压不变，提高交流信号频率，发现A灯变暗，3灯亮度不变C.保持输出电压和信号频率不变，将滑片尸向左滑动，3灯变暗，A灯亮度不变D.断开开关S,发现8灯立即熄灭，A灯闪亮一下然后熄灭【答案】D【详解】A.电感线圈对交流电有阻碍作用，所以流经A的电流始终小于流过3的电流，则 保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现A灯始终比8灯暗，故A正确，但不符合 题意；B.保持输出电压不变，提高交流信号频率，发现3灯亮度不变，提高交流信号频率, 电感线圈对交流电的阻碍作用增大，则A等变暗，8灯亮度不变，故B正确，不符合题意； C.保持输出电压和信号频率不变，将滑片尸向左滑动，滑动变阻器有效
7、阻值变大，则电流 增大，故B灯变暗，A灯支路不发生变化，故C正确，不符合题意；D.电路稳定后断开开 关，L中产生自感电动势，相当于电源，A灯和8灯串联，同时逐渐变暗，故D错误，符合 题意。故选D。2 .如图所示，输入端的输入电压既有直流成分，又有交变电流成分（L的直流电阻等于R）, 以下说法中正确的是（）A.直流成分只能通过LB.交变电流成分只能从R通过C.通过R的既有直流成分，又有交变电流成分D.通过L的交变电流成分比通过R的交变电流成分必定要多【答案】C【详解】ABC.交变电流和直流成分都可以通过电阻，也可以通过电感器，AB错误，C正 确；D.电感器有“通直流、阻交流”的作用，所以通过L的
8、交流成分比通过R的交流成分要 少，D错误；故选C。3 .为了研究二极管和线圈对电路的影响，设计电路如图所示，矩形金属框有缺口，从缺口处 接入电路，Li、L2和L3为电阻不变的相同小灯泡，L为不计电阻的线圈，D为理想二极管。 金属框内有按正弦规律变化的磁场，若保持交变电源两端电压的有效值不变，只增大磁场变 化周期，关于三个灯泡的亮度变化，下列说法正确的是（）A. L、L3两个灯泡变亮B.只有灯泡L2变亮C. Li、L3两个灯泡变暗D.只有灯泡L2变暗【答案】B【解析】【详解】AC.金属框内有按正弦规律变化的磁场，电路中产生正弦交流电，只增大 磁场的变化周期，减小了交流电的频率，二极管D总是有一半
9、时间处于导通状态，灯泡Li 电流有效值不变，与交流电的周期（频率）无关，灯泡Li亮度不变，灯泡L3直接接在交流电源 上，电流有效值与交流电的频率无关，L3的亮度不变，故AC错误；BD.线圈L随着交流电 频率减小，对电流变化的阻碍作用减小，灯泡L2变亮，故B正确，D错误。故选B。4 .将完全相同的两个线圈L和灯泡分别串联接到直流电源（内阻不计）和交流电源上，如图 甲、乙所示，已知直流电源的电压与交流电压的有效值相等。则下列判断正确的是（）A.图乙中灯泡更亮些B.图甲和图乙中灯泡最终会一样亮C.减小交流电频率，图乙中灯泡会变亮D.图甲中闭合S瞬间，通过灯泡的电流立即达到最大值【答案】C【解析】【详
10、解】AB,根据电感线圈对电流的阻碍作用可知，电感线圈对交流电的阻碍作用 更大，所以接直流的电路中的灯泡更亮一些，即图甲中灯泡更亮，故AB错误；C.当交流 的频率减小时，线圈的阻碍作用减小，所以图乙中的灯泡变亮，故C正确；D.图甲中，当 闭合S瞬间，由于线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过灯泡的电流不能立即达到最大值, 故D错误。故选Co.（多选）在如图所示电路中，L为电感线圈，灯泡电阻为R,电流表内阻为零，电压表内 阻无限大，交流电源的电压=220asinlOO，（V）,若保持电压的有效值不变，只将电源 频率改为100Hz,下列说法正确的是（）A.电流表示数减小B.电压表示数减小C.灯泡变暗D
11、.灯泡变亮【答案】AC【详解】A.由=220起sinl00& （V）可知=2方=100兀rad/s则电源原来的频率为f=50Hz 当电源频率由原来的50Hz增为100Hz时，线圈的感抗增大，在电压有效值不变的情况下， 电路中的电流减小，即电流表示数减小，A正确；CD.灯泡的电阻R一定，电流减小时，灯 泡实际消耗的电功率减小，灯泡变暗，C正确，D错误；B.电压表与电感线圈并联, 其示数为线圈两端的电压3,设灯泡两端电压为Ur,因为。穴=/尺所以电流/减小时，Ur 减小，又因为电源电压的有效值保持不变，且U/ = UUr则Ul增大,B错误。故选AC。 二、电容对交变电流的阻碍作用5 .如图所示，电
12、路中是有效值为220V的交流电源，。是电容器，R是电阻。关于图中交 流电压表的示数，下列说法正确的是（）A.等于220VB.小于220VC.大于220VD.等于零【答案】B【详解】电容器在电路中具有一定的容抗，也分压，有闭合电路欧姆定律得=也+伙伙 二220V 故选 Bo.（多选）在如图所示的电路中，L、L2, L3是三盏相同的灯泡。当心人两端接交流6V时，三盏灯的发光情况相同。若将小匕两端接直流6V时，稳定后观察到的现象是（）A.三盏灯L比L2先亮B. L不亮，L2、L3的亮度相同L不亮，L2比L3亮C. D不亮，L3比L2亮【答案】AC【解析】【详解】三支路电压相等，当通交流电时，电感的感
13、抗和电容的容抗都会对交流电产 生影响，而电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，当通入直流电时，对电阻没有影响，亮度 不变，电容器不能通直流，所以L1不亮，对线圈，阻碍减小，LZ比L3亮。故选AC。8.（多选）某兴趣小组在课下用同灯泡和电容器、电感器及直流电源和有效值与直流电源相 同的交流电源，先后完成了如图所示实验，关于S闭合后现象的说法中正确的是（）A. 、b中小灯泡都不会发光B.。中小灯泡不发光，b中小灯泡会发光C. c、d中小灯泡都发光，且明亮程度相同D.c中小灯泡发光，d中小灯泡发光较暗，甚至看不到发光【答案】BD【解析】【详解】AB.电容器在直流电路中，阻碍直流电通过，所以a中小灯泡不会
14、发光， 电容器可以通过交流电，所以b中小灯泡会发光，故A错误，B正确；CD.线圈在电路中, 通直流阻交流，通低频阻高频，所以可知在电路d中的阻碍作用大于在c电路中的阻碍作用, 所以c中灯泡发光较亮，d中灯泡发光较暗，甚至看不到发光，故C错误，D正确。故选BD。 9.（多选）如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，A、3两端加直流电压时，甲灯正常发光, 乙灯完全不亮；当A、5两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光, 乙灯能正常发光。下列说法正确的有：（）A.与甲灯串联的元件X是电容器B.与乙灯串联的元件Y是电容器C.与甲灯串联的元件X是电感线圈D.与乙灯串联的元件Y是电感线圈【答案
15、】BC【解析】【分析】【详解】BD. 4、5两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮，由 电容器“通交隔直”的特点可知，与乙灯串联的元件Y是电容器，B正确，D错误；AC.当A、 8两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，由电感线圈“通直流， 阻交流”的特点可知，与甲灯串联的元件X是电感线圈，A错误，C正确。故选BC。10.（多选）某兴趣小组在课下用同一灯泡和电容器、电感器及直流电源和有效值等于直流的 交流电源，先后完成了如图反以d所示实验，关于S闭合后现象的说法中正确的是（ ） A.小匕中小灯泡都不会发光B.。中灯泡不发光，匕中小灯泡会发光C.以。中小灯泡都发光，且明亮程度相同D.。中灯泡发光，d中灯泡发光较暗，甚至看不到发光【答案】BD【详解】AB.因电容器“隔直流、通交流”，则。中小灯泡不会发光，人中灯泡能发光，选项 A错误，B正确；CD.因电感线圈“通直流，阻交流”，可知。中小灯泡发光，d中灯泡发光 较暗，甚至看不到发光，选项C错误，D正确。故选BD。