高二物理课件：第5章第3节《电感和电容对交变电流的影响》(人教

交变电流

第3 节

电感和电容对交变电流的影响

试电笔为什么会发亮？ 为什么人站在绝缘物体上(例如桌、凳),手接触试电笔笔 尾的金属部分，笔尖接触火线时氖管会发亮？ 有人这样解释：由于试电笔接触的是交流电源，虽然人 站在绝缘物体上，但人与地(面)之间形成了一个电容器，而 且这个电容器的容量是比较大的，因此.它对交流电的阻碍

作用(即容抗)很小，相当于短路.也就是说相当于将试电笔的两端金属直接接在火线与地线之间，故试电笔中的氖管发 亮.

这种解释是否正确？ 将试电笔的笔尖接触220 V交流电的火线上，在电笔尾部 的金属部分和地线间串接一个电容器C.实验结果表明，当C= 20 pF时，试电笔氖管的亮度很弱；只有当C>200 pF时，试电 笔氖管的亮度才能与人站在绝缘物体上用试电笔去测火线的亮 度相当.然而，人站在绝缘物体上与地面形成的电容器的电容 C是远达不到20 pF的.故上述解释欠妥当. 较正确的解释是：当人站在离地面较高的绝缘物体上用试 电笔试电时，人与地面间形成的电容容量极小，人与地面间的 电阻值极大，故可以把人当做孤立导体来处理(即：认为人本 身就是一个电容器).由于人与电源的火线间经过试电笔而沟 通，因此人与火线上的电势始终应该相同，当火线的电势升高 或降低时，人体的电势也会随之升高或降低.人体电势的变化 过程就是人体这个电容的充放电过程，伴随着人体的充放电， 就形成了通过试电笔的充放电电流，因此氖管发亮.

1.在直流电路中，当电压一定时，影响电流强弱的只是 ________.但在交流电路中，________对交变电流也有阻碍 作用，阻碍作用的大小用________来表示.2.线圈的________越大，交流电的________越高，电感 对交流的阻碍作用就越大，也就是说，线圈的________就越 大. 3.扼流圈分为两种，一种是低频扼流圈，可以用来 ________,另一种是高频扼流圈，可以用来________. 1.电阻 电感 感抗 感抗

2.自感系数 频率

3.通直流，阻交流 通低频，通直流，阻高频

4.当电容器接到交流电源的两端时，电容器两极板交 替进行________,电路中就有了电流，表现为交流“通过”

了电容器.5.电容对交流阻碍作用的大小用________表示.理论 和实验都表明，电容器的________越大，交流的________越 高，电容器对交流的阻碍作用就越小，也就是说，电容器的 ________越小. 4.充电和放电 5.容抗 电容 频率 容抗

一、电感对交变电流的阻碍作用 1.电感线圈对交变电流的作用：阻碍交变电流.

2.电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质(1)交变电流通过线圈时，由于电

流时刻都在变化，所以自 感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流变化的， 这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用. (2)电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗来表示，线圈的 自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越 大，对交变电流的阻碍作用越大，感抗就越大. 3.电感线圈按匝数的不同，可分为两种： (1)低频扼流圈：通直流，阻交流. (2)高频扼流圈：通低频，阻高频.

(2011年陕西西安)如图所示电路中，A、B为两相 同的小灯泡，L为直流电阻为零的电感线圈，下列说法正确的 是( ) A.电源为稳恒直流电源时，灯泡A、B亮度相同 B.电源为稳恒直流电源时，灯泡A比B亮度大 C.电源为交流电源时，灯泡A、B亮度相同 D.电源为交流电源时，灯泡A比B亮度大

解析：当电源为稳恒直流电源时，电感线圈相当于导线，则两灯泡电压相同，所以亮度相同.当电源为交流电源时， 电感线圈对电流有阻碍作用，故灯泡A比灯泡B亮，并且交 流电的频率越高，灯泡的亮度相差越明显. 答案：AD

变式迁移 1.在如下图所示的电路中，L为电感线圈，R为灯泡的 电阻，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的 电压U=220 2 sin 100πt(V).若保持电源电压有效值不变， 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

解析：由 U=200 2sin 100πt,可得电源原来的频率为 ω 100π f= = Hz=50 Hz. 2π 2π 当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大； 在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误. 灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(P =I2R)减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误. 电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL;设灯 泡两端电压为UR,则电源电压的有效值为 U=UL+UR. 因UR=IR,故电流I减小时，UR减小.因电源电压有效值保 持不变.故UL(U-UR)增大，选项B正确. 答案：BC

二、电容对交变电流的阻碍作用 1.交变电流“通过”电容器的本质 把交流电源接到电容器两个极板上后，当电源电压升高 时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路 中，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，原来 极板上聚集的电荷又放出，在电路中形成放电电流.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，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板 间的绝缘介质.

2.电容器对交变电流的阻碍作用 (1)容抗

①表示电容对交变电流阻碍作用的大小.②大小由电容器的电容和交

变电流的频率决定.电容越大，

交变电流的频率越高，容抗越小.(2)电容对交变电流阻碍作用的实质 当交变电流“通过”电容器时，给电容器充电或放电，使 电容器两极板形成跟原电压相反的电压，阻碍电流形成容 抗.

如下图所示，白炽灯和电容器串联后接在交流 电源的两端，当交流电源的频率增加时( )

A.电容器电容增加B.电容器电容减少 C.电灯变暗 D.电灯变亮 解析：电容器的电容是由电容器本身的特性所决定的， 与外加的交流电源的频率无关，故选项A和B是错误的.当交 流电源的频率增加时，电容器充、放电的步伐加快，电容器 的容抗减小，电流增大，电灯变亮，故选项C错误，D正确. 答案：D