5.3 电感和电容对交变电流的影响
5-3电感和电容对交变电流的影响
(2010·哈师大附中高二检测)如图所示， 在电路两端加上正弦交流电，保持电压有 效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗 情况是：灯1变亮，灯2变暗，灯3不变， 则M、N、L中所接元件可能是 ( )
A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈 B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻 C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻 D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器 答案：C 解析：当交变电流的频率增大时，线圈的 感抗变大，电容器的容抗变小，由灯1变 亮，灯2变暗可知M为电容器，N为电感线 圈，而电阻与交变电流的频率无关，故L 为电阻，C正确．
A．使发电机F的转速增加 B．使发电机F的转速减小 C．在平行板电容器间换用介电常数较小
解析：本题考查电容对交变电流的阻碍作 用．本题的关键是理解容抗与交变电流的 频率和电容器的电容都成反比．当发电机 转速增加时，交变电流的频率增大，容抗 减小，电流表A的读数增大，A项正确，B 项错误；在平行板电容器间换用介电常数 较小的电介质时，电容器的电容减小，使 电容器两极板间距离增大时电容也减小， 当电容减小时，容抗增大，对交变电流的 阻碍作用增大，电流表A示数减小，C、D 两项错误，故正确答案为A. 答案：A
※ ※ ※ ※
了解电感和电容对交变电流的影 响 了解感抗与哪些因素有关 知道交流电能“通过”电容器 了解容抗与哪些因素有关
在直流电路中，灯泡和电容器串联，灯泡 不会亮；在交流电路中，灯泡和电容器串 联(如图所示)，灯泡会亮吗？
1．实验表明，电感对交变电流有阻碍作 用 电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗表 示．线圈的__________越大，交变电流的 ____越高，阻碍作用越大，感抗也越大． 低频扼流圈的自感系数很大，它有 “__________”的作用；高频扼流圈的自 感系数较小，它有“______________”的 作用．
5.3 电感和电容对交变电流的影响
对比记忆：
元件 电感线圈
通直流，阻交流; 通低频，阻高频。
电容器
通交流，隔直流； 通高频，阻低频。
作用
描述阻碍作 用的物理量
感抗XL
<1>自感系数L <2>交流电频率f
容抗XC
<1>电容C <2>交流电频率f
决定因素 关系
L越大，f越高，XL越大 C越大，f越高，XC越小
当堂检测
1、有一电阻极小的导线绕制成线圈接在交流电上， 如果电源电压峰值保持不变，比较下面哪种情况， 通过线圈的电流最小( D ) A、所加电源频率为50 Hz B、所加电源频率为100 Hz C、所加电源频率为50 Hz，减少线圈匝数 D、在线圈中加入铁芯，所加电源频率为100 Hz
R
L
6、如图所示，平行板电容器与灯 泡串联后接在交变电源上，灯泡 正常发光，则（ CD ）
A.将介质板插入电容器中,灯泡将变暗 B.增大交变电流的频率,灯泡将变暗
C.把电容器极板间距拉开一些,灯泡将变暗 D.把电容器两极板错开一些,灯泡将变暗
s C 4kd
5、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，交流电源的 电压为：u 220 2 sin 100 t (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 确的有（ BC ）
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
2、有两个电容分别为C1=5μF,C2=3μF的两电容 器，分别加在峰值一定的交流电源上，比较下列 哪种情况通过电容器的电流最大( C ) A、在C1上加f=50 Hz的交变电流 B、在C2上加f=50 Hz的交变电流 C、在C1上加f=60 Hz的交变电流 D、在C2上加f=60 Hz的交变电流
高中物理选修3-2-电感和电容对交变电流的影响
电感和电容对交变电流的影响知识元电感和电容对交变电流的影响知识讲解1、电感器对交变电流的阻碍作用（1）电感器对交变电流有阻碍作用，阻碍作用的大小用感抗来表示．影响电感器对交变电流阻碍作用大小的因素：线圈的自感系数和交流电的频率．线圈的自感系数越大、交流电的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用越大．即线圈的感抗就越大．（2）电感器在电路中的作用：通直流，阻交流；通低频，阻高频．“通直流，阻交流”这是对两种不同类型的电流而言的，因为（恒定）直流电的电流不变化，不能引起自感现象，交流电的电流时刻改变，必有自感电动势产生来阻碍电流的变化．“通低频，阻高频”这是对不同频率的交流而言的，因为交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越强，感抗也就越大．（3）电感器的应用扼流圈：扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的电感线圈．分低频扼流圈和高频扼流圈两类：①低频扼流圈构造：线圈绕在铁芯上，匝数多，自感系数大，电阻较小作用：通直流，阻交流②高频扼流圈构造：线圈绕在铁氧体上，匝数少，自感系数小（铁芯易磁化使自感系数增大，铁氧体不易磁化，自感系数很小）作用：通低频，阻高频2、电容器对交变电流的阻碍作用（1）电容器对交变电流有阻碍作用，阻碍作用的大小用容抗来表示．影响电容器对交变电流阻碍作用大小的因素有电容器的电容与交流电的频率，电容器的电容越大、交流电的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用越小．即线圈的容抗就越大．（2）电容器在电路中的作用：通交流，隔直流；通高频，阻低频．信号和交流信号，如图1所示，该电路中的电容就起到“隔直流，通交流”的作用，其电容器叫耦合（或隔直）电容器．在电子技术中，从某一装置输出的电流常常既有高频成分，又有低频成分，若在下一级电路的输入端并联一个电容器，就可只把低频成分的交流信号输送到下一级装置，如图2所示，具有这种“通高频，阻低频”用途的电容器叫高频旁路电容器．疑难分析1、为什么电感器对交变电流有阻碍作用？将交变电流通入电感线圈，由于线圈中的电流大小和方向都时刻变化，根据电磁感应原理，电感线圈中必产生自感电动势，以阻碍电流的变化，因此交流电路的电感线圈对交变电流有阻碍作用．2、为什么电容器对交变电流有阻碍作用？当电源电压推动电路中形成电流的自由电荷向某一方向做定向移动的时候，电容器两极板上积累的电荷要反抗自由电荷向这个方向做定向移动，因此交流电路的电容对交变电流有阻碍作用．3、电阻、电感器、电容器对交变电流阻碍作用的区别与联系电阻电感器电容器产生的原因定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞由于电感线圈的自感现象阻碍电流的变化电容器两极板上积累的电荷对向这个方向定向移动的电荷的反抗作用在电路中的特点对直流、交流均有阻碍作用只对变化的电流如交流有阻碍作用不能通直流，只能通变化的电流．对直流的阻碍作用无限大，对交流的阻碍作用随频率的降低而增大决定因素由导体本身（长短、粗细、材料）决定，由导体本身的自感系数和交流的由电容的大小和交流的频率决定例题精讲电感和电容对交变电流的影响例1.如图所示的电路，一灯泡和一可变电容器串联，下列说法正确的是（）A ．a 、b 端接稳恒直流电，灯泡发亮B ．a 、b 端接交变电流，灯泡发亮C ．a 、b 端接交变电流，灯泡发亮，且将电容器电容增大时，灯泡亮度增大D ．a 、b 端接交变电流，灯泡发亮，在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率，灯泡亮度增大例2.如图所示是研究自感现象的实验电路，A 、B 为两个完全相同的灯泡，定值电阻的阻值为R ，线圈L 的自感系数很大，直流电阻也为R ．关于这个实验，下列说法中正确的是（）A ．闭合S 的瞬间，B 比A 先亮，电路稳定后A 和B 一样亮B ．闭合S 电路稳定后再断开，A 逐渐变暗，B 闪亮一下然后逐渐变暗C ．闭合S 电路稳定后再断开瞬间，B 灯中的电流方向从右向左D ．闭合S 电路稳定后再断开瞬间，a 点的电势高于b 点的电势例3.如图所示的电路中，ab间接上某一交流电源，L1与线圈串联，L2与定值电阻串联，L3与电容器串联。
5_3电感和电容对交流的影响
电容对交流阻碍作用的大小用容抗表示。
实验表明：
电容器电容越大、交流的频率越高，电容器对 交流的阻碍作用就越小，容抗越小。 1 XC 2fC
电容器具有“通交流、隔直流”“通高频、 阻低频”的特点。
小结： 电感对交变电流的作用：
通直流 ，阻交流 自感系数越大、交变 电流的频率越高，电 通低频， 阻高频 感对交变电流的阻碍
（一）电感对交变电流的阻碍作用：
演示实验：把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来， 先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流 电源上。实验中取直流电源的电压与交流电压的 有效值相等。
实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些； 接通交流电源时，灯泡暗些。 实验表明电感对交变电流有阻碍作用。
思考：为什么电感对交流电有阻碍作用？ 交流电通过电感线圈时，电流时刻在改变， 电感线圈中必然产生自感电动势，阻碍 电流的变化，使灯泡变暗。 电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗 表示。 实验表明：
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越大。
思考： 为什么线圈的感抗跟线圈的自感系数和 交流电的频率有关呢？ 感抗是由自感现象引起的，线圈的自感 系数L越大，自感作用就越大，因而感抗 越大； 交流电的频率f越高，电流的变化率越大， 自感作用也越大，因而感抗越大。
X L 2fL
例2、 如图所示，线圈的自感系数L和电容器的 电容C都很小（如L=1mH，C=200pF）， 此电路的重要作用是（ D ） A、阻直流通交流，输出交流 B、阻交流通直流，输出直流 C、交流和直流
（二）电容器对交变电流的阻碍作用：
演示实验：把白炽灯和电容器串联起来， 先把它们接到直流电源上，再把它们接到 交流电源上，观察灯泡的发光情况。
高中物理学习细节之交变电流5.3电感和电容对交变电流的影响 含解析
【学习目标】1。
通过实验了解电感器对交变电流的阻碍作用，能够运用所学知识分析含有电感的简单交变电路。
2. 通过实验了解电容器对交变电流的阻碍作用，能够分析简单交变电路中电容器的作用。
3. 简单了解电感器和电容器在电工和电子技术中的应用。
重点难点:1。
交变电流“通过”电容器的原理。
2。
影响容抗、感抗大小的因素。
【自主学习】一、电感器对交变电流的阻碍作用实验现象：（1)如图所示,把线圈L与灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上。
取直流电源的电压与交流电压的有效值相等，接通直流电源时,灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。
(2)在图乙中,保持交流电源不变,而改用自感系数大的线圈，或保持电感线圈不变，而改用频率更高的交流电源,灯泡比原来更暗。
1. 感抗（1)物理意义：表示电感线圈对_________电流__________作用的大小。
(2）影响感抗大小的因素：线圈的___________越大，交流的________越高,感抗越大。
2。
感抗的应用类型区别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、阻交流通直流、通低频、阻高频二、交变电流能够通过电容器实验现象:如图所示，把电容器C与灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上.取直流电源的电压与交流电压的有效值相等.接通直流电源时，灯泡不亮；接通交流电源时,灯泡亮。
以上现象说明_______电流能够通过电容器,____________不能通过电容器。
三、电容器对交变电流的阻碍作用实验现象：(1)如图所示，把电容器C与灯泡串联起来，先把它们接到交流电源上，再把电容器取下来，使灯泡直接接到交流电源上，灯泡要比有电容器时更亮.（2）在甲图中,若保持交流电源不变，而改用电容大的电容器，或保持电容器的电容不变，而改用频率更高的交流电源，灯泡比原来更亮。
1。
容抗：(1）物理意义：表示电容器对_________电流________作用的大小.（2) 影响容抗大小的因素：电容器的_______越大，交流的_________越高，容抗越小。
电感和电容对交变电流的影响
二、电容对交变电流的阻碍作用 -+ C
S
交流电能够通过电容器
1、容抗: 反映电容对交变电流阻碍作用的大小
2、容抗的影响因素: 电容器的电容、交变电流的频率 电容越大、频率越高, 容抗越小
3、特性： 通交流、隔直流，通高频、阻低频
思考：
使用220V交流电源的电气设备和电子仪器， 金属外壳和电源之间都有良好的绝缘．但是， 有时候用手触摸外壳时仍会感到“麻手”， 用试电笔测试时氖管也会发光，这是为什么 呢？
电感和电容对交变电流的影响
一、电感对交变电流的阻碍作用
直流 -+
L
S
直流电压=交流电
交流 压的有效值 电感对交变电流的阻碍作用
1、感抗: 反映电感对交变电流阻碍作用的大小
2、感抗的影响因素: 线圈的自感系数、交变电流的频率 自感系数越大、频率越高, 感抗越大
3、特性： 通直流、阻交流； 通低频、阻高频
4、应用:
扼流圈
线圈绕在铁心上, 匝数多，感抗大
通直流、阻交流
线圈绕在铁氧体上, 匝数少，感抗小
通直流，通低频， 阻高频
思考：
L R1
R2
R2两端的交流电压比R1小 得多，为什么？
请同学们分析一下，低频扼流圈对高频交流 电是否有显著的阻碍作用？高频扼流圈对低频交 流电是否有显著的阻碍作用？
有
无
隔直电容器 高频旁路电容器
小结
感抗和容抗除了跟电感和电容本身 有关，还跟交流的频率有关。
电 低频扼流圈：通直流、阻交流 感 高频扼流圈：通低频、阻高频
电容： 通交流、隔直流 通高频、阻低频
思考：在电子技术中，从某一装置输出的电 流常常既有交流成分，又有直流成分，如果 只需把交流成分输送到下一级装置出的交流 常常有高频成分，又有低频成分。如果只需要 把低频成分输送到下一级装置，请设计电路．
5.3电感和电容对交变电流的影响(刘玉兵)
课 堂 二、交变电流能够通过电容器 小 通过实验可以看到交变电流能够通过电容器， 通过实验可以看到交变电流能够通过电容器， 其实 结
自由电荷并未通过两极板间的绝缘介质， 自由电荷并未通过两极板间的绝缘介质， 只是在交 流电压的作用下，电容器交替进行_____和放电 ， 流电压的作用下 ， 电容器交替进行充电 和 _____， 电路中就有了电流． 电路中就有了电流．
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的阻碍作用的大小。 容抗：表示电容器对交变电流的阻碍作用的大小。 2、容抗的大小
XC
1 = 2 π fC
电容越小、交流的频率越低，容抗越大。 电容越小、交流的频率越低，容抗越大。 3、特性：通交流、隔直流；通高频、阻低频 。 特性：通交流、隔直流；通高频、
随 堂 练 习
如图所示， 2. 如图所示 ， 白炽灯和电容器串联后接在交变电源 的两端,当交流电源的频率增加时( AD ) 的两端,当交流电源的频率增加时( 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
电感和电容对交变电流的影响
电感和电容对交变电流的影响【要点导学】1、电感和电容对交变电流的影响（1）电感对交变电流的阻碍作用：电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示。
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，感抗也越大。
（2）电容器对交变电流的阻碍作用：电容对交变电流的阻碍作用的大小用容抗表示。
电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，容抗也越小。
这些都表明交变电流能通过电容器。
2、在交变电流路中，如果把电感的作用概括为“通直流，阻交流；通低频，阻高频。
”则对电容的作用可概括为：通交流，隔直流；通高频，阻低频。
【范例精析】例1、如图5－3－1所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小（如：L＝1mH，C＝200pF），此电路的作用是：（D ）A．阻直流通交流，输出交流B．阻交流通直流，输出直流C．阻低频通高频，输出高频交流D．阻高频通低频，输出低频交流和直流解析：因自感系数L很小，所以对低频成分的阻碍作用很小，这样直流和低频成分能顺利通过线圈，电容器并联在电路中，起旁路作用，因电容C很小，对低频成分的阻碍作用很大，而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小，被它旁路，最终输出的是低频交流和直流。
拓展：如图5-3-2所示电源交流电频率增大，则A.电容器电容增大B.电容器容抗增大C.电路中电流增大D.电路中电流减小解析：交流电频率增大，电容的容抗减少，导致电流增大。
故正确答案：[C] 例2、如图5－3－3所示，（a）、（b）两电路是电容器的两种不同连接方式，它们各在什么情况下采用？应该怎样选用电容器？解析：交流电路中常包含有直流成分和交流成分，电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”的作用。
图中的C1串联在电路中，它的作用是“通交流、隔直流”，为了使交流成分都能顺利地通过，容抗必须较小，应选用电容较大的电容器。
图中的C2并联在电路中，如果输入端输入的电流中包含有高频和低频两种交流成分，该电容器的作用是“通高频、阻低频”，即对高频电流起旁路作用，而让需要的低频信号输入到下一级，一般取电容较小的电容器；如果输入的电流是直流和交流两种成分，该电容器的作用是滤去交流成分，把直流成分输入到下一级，这时要选用电容较大的电容器。
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B．B灯比原来亮
A
C
C．C灯和原来一样亮
B
L
D．C灯比原来亮
C
R
~
自
前
级~
~
输
入
~低频
向
C
后
~级
~输 高频 出
结论：通交流，隔直流，通高频，阻低频。
小结
一、电感对交变电流的阻碍作用
通直流 ，阻交流 低频扼流圈（L大） 通低频， 阻高频 高频扼流圈（L小）
二、电容对交变电流的阻碍作用
通交流 ，隔直流 隔直电容器 通高频 ，阻低频 高频旁路电容器(C小)
学以致用
1、如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容 C都很小(如L＝100μH，C＝100pF)。此电路的主要
二.电容对交流电的阻碍作用
2、应用
(1) 隔直电容：隔直流，通交流。
在电子技术中，声音、图像等信号都有要变成交流来
处理。微弱的信号电流往往需要经过几级放大，在某
级放大之后，要把信号送
到下级，但两级的直流工作状
态不能相互影响。这时可以在 两级之间接入右图所示的电路, 图中的电容器称为耦合电容器。
自
前 级 输
2. 改变电容大小和频率高低观察现象 结论：电容越大、频率越高，阻碍作用越小。
二.电容对交流电的阻碍作用
1、容抗XC (1)反映电容对交流的阻碍作用
电容器的电容 C (2)影响容抗大小的因素 交变电流的频率 f
电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻 碍作用就越小，容抗越小。
具体关系： X C
1 2πfC
线圈的自感系数越大、交流频率越高，电感对 交流的阻碍作用就越大，线圈的感抗就越大.
具体关系： X L 2πfL
一.电感对交流电的阻碍作用
3、应用----扼流圈 (1)低频扼流圈：线圈绕在铁心上， 匝数多，自感系数大，感抗大。
作用：通直流、阻交流 (2)高频扼流圈：线圈绕在铁氧体 上，匝数少自感系数小，感抗小。
§5.3 电感和电容对 交变电流的影响
一.电感对交流电的阻碍作用
观察实验
L
L
S
S~
现象：接直流的亮些，接交流的暗些. 结论：通直流、阻交流.
一.电感对交流电的阻碍作用
1、电感对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻 碍作用。即：通直流、阻交流
2、感抗XL (1)反映电感对交变电流阻碍作用的大小。 线圈的自感系数 L (2)影响感抗大小的因素 交变电流的频率 f
作用：通低频，阻高频
结论：电感对交变电流的阻碍作用
L
~ R1
R2
通直流、阻交流，通低频、阻高频
实验探究
1. 观察实验
C
C
S
S~
现象：通入直流电，灯泡不亮，接入交流电， 灯泡亮了，即交流电能通过电容器。
结论：电容器有“通交流，隔直流”的作用。
实验探究
原因分析：
电容器通过充电和 放电电路中就有了 电流，表现为交流 通过了电路。
作用是( D )
A．阻直流、通交流，输出交流 B．阻交流、通直流，输出直流 C．阻低频、通高频，
输出高频交变电流 D. 阻高频、通低频，
输出低频交变电 流和直流电
学以致用
2、如图所示，当交流电源的电压(有效值)
U＝220V、频率f＝50Hz时，三只灯A、B、 C
的亮度相同(L无直流电阻)。
(1)将交流电源的频率变为f＝100Hz，则( AC ) (2)将电源改为U＝220V的直流电源，则 ( BC )
~
入
R
这个电容起到了“隔直流，通交
C向
~后 级 输 出
流”的作用。
Hale Waihona Puke 二.电容对交流电的阻碍作用
(2)高频旁路电容：通高频，阻低频。
在电子技术中，从某一装置输出的交流常常既有高频
成分，又有低频成分。如果只需要把低频成分输送到
下一级装置，可以在一级电路 的输入端并联一个电容器。这 样，进入下一级的高频成分就 很少了。这中电容器叫做高频 旁路电容器。这个电容器起到 了“高频旁路”的作用。