2018版 第2章 2.3 探究电阻、电感和电容的作用

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1、2.3 探究电阻、电感和电容的作用学习目标知识脉络1.知道电阻器对交变电流的阻碍作用.2.理解电感对交变电流的阻碍作用,知道感抗与哪些因素有关.3.掌握电容对交变电流的阻碍作用,知道容抗与哪些因素有关.(重点)4.掌握交变电流能“通过”电容器,理解阻抗感抗和容抗的实质.(重点、难点)电阻器、电感器对交变电流的作用1.电阻对交流电的影响电阻器对直流和交变电流的影响是相同的.2.电感对交流电的影响电感既能让直流电通过又能让交变电流通过,但对交变电流有阻碍作用.(1)线圈的自感系数越大,电感对交变电流的阻碍作用也越大.

2、(2)交变电流的频率越高,电感对交变电流的阻碍作用也越大.3.感抗(1)定义:电感器对交变电流所起的阻碍作用的大小,叫感抗.(2)公式:XL=2πfL,单位:欧姆,国际代号:Ω.(3)规律:遵循欧姆定律,表达形式:I=.1.电阻器对直流和交流都有阻碍作用,但对交流电阻碍作用更大.(×)92.电感器对交流电阻碍作用与频率有关,频率越高,阻碍作用越大.(√)3.电感器对恒定电流没有阻碍作用.(×)1.电感器对交变电流的阻碍,与交变电流的频率有关吗?【提示】 有关.交变电流的频率越高,电感器的阻碍作用就越大.2.电感对

3、交变电流有阻碍作用,怎样理解频率越高,感抗越大?【提示】 当交变电流通过线圈时,线圈中就要产生自感电动势,而自感电动势总是阻碍电流的变化,这种阻碍作用与交变电流的频率有关,频率越高,电流变化越快,磁通量变化率越大,自感电动势越大,阻碍作用越大.如图231所示,把线圈L与白炽灯串联起来,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.图231探讨1:把开关接1、开关接2,待稳定时两白炽灯的亮度相同吗?若不同,哪种情况亮些?【提示】 不同,开关接1时亮些.探讨2:在开关接2的情

4、况下,向线圈L中插入铁芯,将会观察到什么现象?【提示】 白炽灯变暗.1.电感器对交变电流的阻碍作用是怎样形成的:交变电流通过电感器时,由于电流时刻都在变化.因此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会起阻碍作用.92.电感器对交变电流的阻碍作用的大小:自感电动势的大小与线圈的自感系数及电流变化的快慢有关.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就越大.描述电感对交变电流的阻碍作用大小的物理量叫作感抗,用XL表示,且XL=2πfL.感抗

5、的大小由线圈的自感系数L和交变电流的频率f共同决定.3.电感线圈在电路中的应用(1)低频扼流圈①构造:闭合铁心、绕在铁心上的线圈.②特点:匝数多、自感系数L大、线圈电阻很小.它对低频交流会产生很大的阻碍作用.而对直流的阻碍作用则较小,故低频扼流圈的作用是“通直流,阻交流”.(2)高频扼流圈①构造:它的线圈有的是绕在圆柱形的铁氧体芯上或空心.②特点:匝数少,自感系数L小.它只对频率很高的交流电产生很大的阻碍作用,而对低频交流电的阻碍作用较小.故高频扼流圈的作用是“通低频、阻高频”.1.交变电流通过一段长直导线时,电

6、流为I,如果把这根长直导线绕成线圈,接入原电路,通过线圈的电流为I′,则(  )A.I′>I        B.I′<IC.I′=ID.无法比较【解析】 长直导线的自感系数很小,其对交变电流的阻碍作用可以看做是纯电阻,流经它的交变电流只受到导线电阻的阻碍作用.当导线绕成线圈后,电阻值未变,但自感系数增大,对交变电流的阻碍作用不仅有电阻,而且有线圈的阻碍作用(感抗),阻碍作用增大,电流减小,即I′<I,故B对.【答案】 B2.(多选)如图232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

7、流电源的电压u=220sin100πtV,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(  )图2329A.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=220sin100πtV可得电源原来的频率为f=Hz=50Hz.当电源频率由原来的50Hz增为100Hz时,线圈的感抗增大;线圈两端电压有效值增大,电压表示数增大,故选项B正确;在总电压的有效值不变的情况下,电路中的电流减少,选项A错.灯泡的电阻R是一定的,电流减小时,实际消耗的电功率减小,灯泡变暗,选项C正确,

8、D错.【答案】 BC3.(多选)如图233所示实验电路中,若直流电压和交变电压的有效值相等,S为双刀双掷开关,下面哪些叙述正确(  )图233A.当S掷向a、b时灯较亮,掷向c、d时灯较暗B.当S掷向a、b时灯较暗,掷向c、d时灯较亮C.S掷向c、d,把电感线圈中的铁芯抽出来时灯变亮D.S掷向c、d,电源电压不变,而使频率减小时,灯变暗【解析】 线圈对恒定电流无感抗,对交

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