2022-2023年高考物理一轮复习 电感器和电容器对交变电流的作用

电感器和电容器对交变电流的作用\n一、认识电感器1.电感器:由绝缘导线(如漆包线、纱包线等)一圈紧靠一圈地绕制而成,所以又被称为电感线圈,它能把外部电路的储存在电感器内部的中.2.符号:用字母“L”表示,电路符号为:“”.电能磁场\n二、电感器对交变电流的作用1.实验探究\n2.感抗:表示电感器对的阻碍作用的大小,当线圈的自感系数,交变电流的频率时,线圈的感抗就越大.3.感抗产生的原因:当交变电流通过线圈时,线圈中产生感应电动势,阻碍电流的,这样就形成了对交变电流的阻碍作用.交变电流越大越高变化4.低频扼流圈和高频扼流圈名称比较内容低频扼流圈高频扼流圈特点匝数多、自感系数大匝数少、自感系数小应用通直流,阻.通直流、通低频、阻.交流高频\n三、电容器仅让交变电流通过1.实验电路(如图)直流2.实验现象接到电源上,灯泡L2亮,灯泡L1不亮,接到电源上,两个灯泡均能发光.3.实验结论电流能够“通过”电容器,电流不能通过电容器.交流交变恒定\n四、电容器对交变电流的作用1.容抗:表示电容器对交变电流的阻碍作用的大小.电容,交变电流的越高,电容器对交变电流的阻碍作用越小,容抗也越小.2.作用:电容器在电路中的作用是“”.越大频率隔直流、通交流五、隔直电容器和高频旁路电容器1.图(甲)为电容器,作用是“通,隔”.2.图(乙)为电容器,作用是“通,阻”.隔直交流直流高频旁路高频低频\n要点一电阻器、电感器与电容器的对比答案:相同.对于同一电阻器,当分别通入直流和电压有效值相同的交流时,发现灯泡亮暗情况相同,说明电阻器对直流和交流的阻碍作用相同.【问题导引】1.在交流和直流电路中,电阻器对两种电流的阻碍作用是否相同?答案:还跟交变电流的频率有关.2.电感器和电容器对交变电流的阻碍作用除了跟电感器、电容器本身的性质有关外,还跟什么因素有关?\n3.能否从能量的观点分析电阻器、电感器、电容器对电路阻碍作用的不同?答案:电感器、电容器接到交流电源上时,电能与磁场能或电场能反复转化,所以电感器、电容器上不会消耗电能,而电流通过电阻时,必然会产生焦耳热,从而造成电能的损耗.三种阻碍,其本质不同,特点不同.\n【要点透析】电阻、感抗、容抗的区别电阻感抗容抗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、交流均有阻碍作用对交变电流有阻碍作用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,与温度有关由线圈本身的自感系数和交流的频率f决定由电容的大小和交流的频率f决定电能的转化与做功电流通过电阻做功,电能转化为内能电能和磁场能往复转化电能与电场能往复转化\n【典例1】如图所示,在电路两端加上正弦交变电流,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\n〚思路探究〛(1)电阻阻值大小与交变电流的频率是否有关?答案:无关.(2)随着交变电流频率的增加,感抗和容抗如何变化?答案:感抗增大,而容抗减小.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,电阻阻值不变,而并联电路两端的电压不变,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,选项C正确.答案:C\n方法技巧电阻、电感、电容对交变电流阻碍作用的特点电阻对交变电流的阻碍作用不随频率的变化而变化,电感对交变电流的阻碍作用随频率的增大而增大,电容对交变电流的阻碍作用随频率的增大而减小.\n〚针对训练1-1〛(多选)如图所示,变频交变电源的频率可在20Hz到20kHz之间调节,在某一频率时,A1、A2两只灯泡的炽热程度相同.则下列说法中正确的是()A.如果将频率增大,A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强B.如果将频率增大,A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱C.如果将频率减小,A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强D.如果将频率减小,A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱\n答案:BC解析:某一频率时,两只灯泡炽热程度相同,可知两灯泡消耗的功率相同,频率增大时,感抗增大,而容抗减小,故通过A1的电流增大,通过A2的电流减小,故选项B正确;同理可得选项C正确.\n要点二电容器、电感器的应用答案:电容器在交变电路中的作用是“通交流,隔直流,通高频,阻低频”.【问题导引】1.电容器在交变电路中的作用有哪些?2.电感器在交变电路中的作用有哪些?答案:电感器在交变电路中的作用是“通直流,阻交流,通低频,阻高频”.\n3.低频扼流圈对低频交变电流能起到较大的阻碍作用吗?高频扼流圈对低频交变电流呢?答案:低频扼流圈的线圈匝数多,自感系数较大,对低频交变电流能起到很大的阻碍作用;而高频扼流圈的线圈匝数少,自感系数较小,对低频交变电流的阻碍作用较小.\n【要点透析】1.电容器的应用(1)隔直电容器,如图(甲)所示,作用是“通交流、隔直流”,因为直流不能通过电容器,交流能“通过”电容器,起这样作用的电容器电容要大些.(2)高频旁路电容器,如图(乙)所示,作用是“通高频,阻低频”,即电容器对低频交变电流阻碍作用大,对高频交变电流阻碍作用小,起这样作用的电容器电容要小些.\n2.电感器和电容器的组合应用(1)如果将电容器与负载并联,然后与电感器串联,就能更好地起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用,如图(甲)所示.(2)如果将电感器与负载并联,然后与电容器串联,就能更好地起到滤掉电流中直流成分和低频成分的作用,如图(乙)所示.\n【典例2】(多选)如图所示,某电路的输入端输入的电流既有直流成分,又有交流低频成分和交流高频成分,若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级,那么关于该电路中各器件的作用,下列说法中正确的有()A.L在此的功能为通直流,阻交流,叫高频扼流圈B.L在此的功能为通高频,阻低频,叫低频扼流圈C.C1在此的功能为通交流,隔直流,叫隔直电容器D.C2在此的功能为通高频,阻低频,叫高频旁路电容器\n〚思路探究〛(1)线圈L和电容器C在交变电路中各起到什么作用?答案:线圈L起到通直流、阻交流、通低频、阻高频的作用;电容器C起到通交流、隔直流、通高频、阻低频的作用.(2)本题中同为并联的线圈L和C2起的作用相同吗?答案:不同.线圈L起到通直流、阻交流的作用;C2起到通高频、阻低频的作用.解析:L在此的功能为通直流、阻交流,将交流成分送到下一级,是低频扼流圈,故选项A、B错误;C1在此的功能为通交流,隔直流,使直流不能到达下一级电路,故选项C正确;C2与输出电路并联,起到通高频、阻低频的作用,使高频成分能通过,低频成分到达下一级,C2又叫高频旁路电容器,故选项D正确.答案:CD\n〚针对训练2-1〛(多选)如图所示的电路中,a、b两端连接的交流电源既含高频交流,又含低频交流,L是一个25mH的高频扼流圈,C是一个100pF的电容器,R是负载电阻.下列说法正确的是()A.L的作用是“通低频,阻高频”B.C的作用是“通交流,隔直流”C.C的作用是“通高频,阻低频”D.通过R的电流中,低频交流所占的百分比远远小于高频交流所占的百分比\n答案:AC解析:L是自感系数很小的高频扼流圈,其作用是“通低频、阻高频”,A正确;C是电容很小的电容器,其作用是“通高频,阻低频”,也称高频旁路电容器,C正确;由于L对高频的阻碍作用和C对高频的旁路作用,使得R中的电流,低频成分远远大于高频成分.\n1.下列电感对交变电流影响的说法中正确的是()A.电感对交变电流没有阻碍作用B.电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗C.电感对交变电流的阻碍作用跟交变电流的频率无关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小B解析:电感对交变电流有影响,其阻碍作用的大小和线圈的自感系数L、交流电的频率f有关,L越大,f越高,阻碍作用越大,故选项A、C、D均错误;电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗,B项正确.\n2.(多选)下列电容对交变电流影响的说法中正确的是()A.交变电流能通过电容器B.电容器具有通直流、阻交流的作用C.电容器的电容越小,它的容抗不一定越大D.交变电流的频率越高,电容器对交变电流的阻碍作用就越大AC解析:电容器“通交流、隔直流”,对交变电流有阻碍作用,电容越大,频率越高,容抗越小,其容抗由电容器的电容和交变电流的频率共同决定,所以选项B、D均错误,选项A、C正确.\n3.某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分,为使放大器仅得到交流低频成分,如图所示,电路中可行的是()D\n解析:A中放大器得到所有成分.B中放大器可得到直流成分,若为高频扼流圈也能得到低频成分.C中既可得到高频成分也可得到低频成分.D中通过C1的是高、低频都有,C2让高频成分滤去,故只有D合适.\n4.在电子技术中,从某一装置输出的电流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,只要在两级电路之间接入一个高频扼流圈就可以了.高频扼流圈是串联还是并联接入电路?如图所示的接法对吗?为什么?解析:因为高频扼流圈自感系数较小,它有“通低频、阻高频”的功能,低频很容易通过,而高频很难通过,但电阻可以让高频通过,所以高频电流就几乎不从高频扼流圈通过了,故应将高频扼流圈串联接入电路,即题图所给接法是正确的.答案:见解析