學(xué)案導(dǎo)學(xué) 電感和電容對(duì)交變電流的影響 【教材內(nèi)容透析】 在直流電路中，影響電壓和電流關(guān)系的只有電阻，電路兩端電壓U＝IR；純電感線(xiàn)圈的直流電阻為零，兩端電壓也為零；電容器中直流電是不能通過(guò)的，直流電阻可認(rèn)為是無(wú)窮大．在交流電路中，影響電壓和電流關(guān)系的不僅有電阻，而且有電感和電容產(chǎn)生的感抗和容抗． 1．電感對(duì)交變電流的阻礙作用 實(shí)驗(yàn)表明電感對(duì)交變電流有阻礙作用．交變電流通過(guò)電感線(xiàn)圈時(shí)，電流時(shí)刻改變，電感線(xiàn)圈中必然產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)來(lái)阻礙電流的變化，形成對(duì)電流的阻礙作用，而電感對(duì)直流電沒(méi)有這樣的阻礙作用． 感抗表示電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小，不僅跟由自身性質(zhì)決定的自感系數(shù)L有關(guān)，還與外界所加的交變電流的頻率f有關(guān)，L和f越大，感抗（）越大；L和f越小，感抗（）越?。貏e的當(dāng)f等于零（即為直流電）時(shí)，感抗為零（進(jìn)一步研究感抗XL=2fL）． 電感線(xiàn)圈對(duì)交變電流有阻礙作用，要減小這種作用，可用自感系數(shù)較小的線(xiàn)圈．但在電工和電子技術(shù)中，電感線(xiàn)圈的應(yīng)用是非常廣泛的． 電工和電子技術(shù)中使用的扼流圈是利用電感阻礙交變電流的作用制成的，有低頻扼流圈和高頻扼流圈兩種． 低頻扼流圈（線(xiàn)圈自感系數(shù)很大，電阻很小）對(duì)低頻交變電流有很大的阻礙作用，對(duì)直流的阻礙作用較小，即“通直流，阻交流”．高頻扼流圈（線(xiàn)圈自感系數(shù)很?。?duì)低頻交變電流阻礙較小，對(duì)高頻交變電流的阻礙作用很大，即“通低頻，阻高頻”． 2．電容對(duì)交變電流的阻礙作用 交變電流能“通過(guò)” 電容器．電流實(shí)際上沒(méi)有通過(guò)電容器的電介質(zhì)，只不過(guò)在交變電壓的作用下，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，電容器充電，形成充電電流；當(dāng)電源電壓降低時(shí)，電容器放電形成放電電流．電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交變電流“通過(guò)”了電容器．想一想，直流電為什么不能通過(guò)電容器？ 實(shí)驗(yàn)表明電容器對(duì)交變電流有阻礙作用．含電容器的交流電路，導(dǎo)線(xiàn)中的自由電荷，當(dāng)電源的電壓使它們向一個(gè)方向做定向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容器兩極板上積累的電荷卻反抗它們向這個(gè)方向做定向運(yùn)動(dòng)，這就產(chǎn)生了電容器對(duì)交變電流的阻礙作用． 容抗表示電容對(duì)交變電流的阻礙作用的大?。娙萜鞯碾娙菰酱蟆⒔蛔冸娏鞯念l率越高，容抗就越??；電容器的電容越小、交變電流的頻率越低，容抗就越大。特別的，當(dāng)交變電流的頻率等于零時(shí)（即為直流電），容抗無(wú)窮大，表現(xiàn)為直流電不能通過(guò)電容器（進(jìn)一步研究有XC=1/2fC）． 總之，電容對(duì)電流的作用是：“通交流，隔直流，通高頻，阻低頻”，電感對(duì)電流的作用是：“通直流，阻交流，通低頻，阻高頻”． 3．電阻、感抗和容抗的比較 （1）在直流電路中 電阻：歐姆定律R＝U/I，電阻的大小滿(mǎn)足電阻定律即只與導(dǎo)體的自身因素有關(guān)． 電感：感抗，即純電感線(xiàn)圈對(duì)直流電無(wú)阻礙作用． 電容：容抗，即直流電不能通過(guò)電容器． （2）在交流電路中 電阻、歐姆定律仍成立（但U、I都用有效值），電阻定律也成立，即電阻大小只與導(dǎo)體的自身因素有關(guān)． 電感：線(xiàn)圈對(duì)交變電流有阻礙作用（感抗），感抗的大小不僅與自身的自感系數(shù)L有關(guān)，還與交變電流的頻率f有關(guān)，L、f越大，感抗越大． 電容：交變電流能通過(guò)電容器，電容器對(duì)交變電流有阻礙作用（容抗），容抗的大小不僅與自身的電容有關(guān)，還與交變電流的頻率f有關(guān)，C、f越大，容抗越?。?【綜合思維點(diǎn)撥】 例1 在交流電路中，下列說(shuō)法正確的是（ ） A．影響電流與電壓的關(guān)系的，不僅有電阻，還有電感和電容 B．電感對(duì)交變電流的阻礙作用，是因?yàn)榻蛔冸娏魍ㄟ^(guò)電感線(xiàn)圈時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化 C．交變電流能通過(guò)電容器，是因?yàn)榻蛔冸妷旱淖畲笾荡笥趽舸╇妷?，電容器被擊穿?D．電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗就越大 解析 交變電流能通過(guò)電容器是因?yàn)榻涣麟娐分械碾娙萜鲀蓸O加上交變電壓，兩極板上不斷進(jìn)行充放電，電路中產(chǎn)生電流，表現(xiàn)為交變電流通過(guò)了電容器，故C錯(cuò)．電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗越小，D錯(cuò)． 答案 AB 點(diǎn)拔 要正確理解電感和電容對(duì)交變電流的作用以及感抗和容抗的大小與哪些因素有關(guān)，正確理解交變電流是怎樣“通過(guò)”電容器的． 【思維障礙點(diǎn)撥】 例2 使用220V交流電源的電器設(shè)備和電子儀器的金屬外殼都應(yīng)該接地，為什么？ 解析 與電源相連的機(jī)芯和金屬外殼構(gòu)成電容器的兩個(gè)極板，電源中的交變電流能夠“通過(guò)”這個(gè)“電容器”，人觸摸外殼時(shí)，就有電流流過(guò)人體，使人感到“麻手”，為確保安全，金屬外殼都應(yīng)該接地． 點(diǎn)拔 解決本題的關(guān)鍵是能把這個(gè)問(wèn)題歸納為交變電流能夠通過(guò)電容器，電容器的兩個(gè)極板在哪里。 【教材習(xí)題解惑】 （1）電容器應(yīng)串接入電路，課本圖示電容器串聯(lián)接法正確．由于電容器串聯(lián)接入電路，直流成分不能通過(guò)電容器，而交流成分可以通過(guò)電容器被輸送到下一級(jí)裝置．（點(diǎn)撥：電容器有“隔直流通交流”的作用） （2）電容器對(duì)高頻成分的容抗小，對(duì)低頻成分的容抗大，課本圖示連接把電容器并聯(lián)接入電路，高頻成分就通過(guò)并聯(lián)著的“旁邊”的電容器，而使低頻成分輸送到下一級(jí)裝置．（點(diǎn)撥：電容器有“通高頻阻低頻”的作用）

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高中物理人教版 (新課標(biāo))選修3電子課本

3 電感和電容對(duì)交變電流的影響

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