第三章 第三节 交流电路中的电容和电感-2020-2021学年高中物理选修3-2【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第三节　交流电路中的电容和电感 [学习目标] 1．了解电容对交变电流的阻碍作用，理解交变电流能“通过”电容器，知道容抗与哪些因素有关。 2．了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．了解电容和电感在电工和电子技术中的应用，能分析简单电路中的电容、电感的作用。 一、探究电阻、电容、电感对直流和交流电路的影响 1．实验电路 图3－3－1 2．实验现象 3.实验结论 (1)电阻器对直流和交流电路的影响是相同的。 (2)电容器不能让直流电通过却能让交流电通过，但对交流电有一定的阻碍作用。 (3)电感器既能让直流电通过也能让交流电通过，但对交流电有一定的阻碍作用。 ►自主思考——判一判 1．(1)电阻器对交流电路的阻碍作用比直流电路大。 (2)无论直流和交流都不能通过电容器。 (3)电感器对交流电有一定的阻碍作用。 答案　(1)×　(2)×　(3)√ 二、容抗、感抗及其应用 1．容抗、感抗的比较 　 　两种作用 比较内容　 　 容抗 感抗 概念 电容器对交流的阻碍作用 电感对交流的阻碍作用 影响因素 电容器的电容和交变电流的频率 电感的自感系数和交变电流的频率 应用 隔直流，通交流 阻交流，通直流 阻低频，通高频 阻高频，通低频 2.电容器、电感器的分类 按对交变电流的作用电容分为隔直电容器、高频旁路电容器；扼流圈分为低频扼流圈、高频扼流圈。 ►自主思考——判一判 2．(1)当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有电流。 (2)当电容器接到交流电源中时，电容器将交替进行充电和放电，电路中才有电流。 (3)电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数有关。 (4)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。 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√ 考点一　电容器对交变电流的作用 [问题探究] 如图3－3－2所示的电路，当双刀双掷开关接通直流电源时，灯泡不亮；当双刀双掷开关接通交流电源(电压有效值与直流电源相等)时，灯泡亮了，说明交变电流“通过”了电容器，那么既然电容器让电流“通过”了，为什么还有阻碍作用呢？ 图3－3－2 提示　对于导线中形成电流的自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向运动时，电容器两极板上积累的电荷却反抗它们在这个方向的定向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用。 [知识提炼] 1．交变电流“通过”电容器的原因 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，好像是交变电流“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．容抗 (1)定义：电容器对交变电流有一定的阻碍作用，这种作用叫做容抗。 (2)公式：XC＝，其中XC表示电容的容抗，f表示交流电的频率，C是电容器的电容。 (3)决定因素：与电容器的电容量和交变电流的频率有关。电容量越大、交变电流的频率越高，容抗就越小。 3．电容器对交变电流产生阻碍作用的原因 当交变电流“通过”电容器时，给电容器充电或放电，使电容器两极板间形成和原电压相反的电压，阻碍电流变化。 4．电容器在电路中的作用 (1)“隔直流、通交流”的作用：因为电容器两极板间是绝缘的，所以有“隔直”作用，而对交变电流，电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，所以有“通交”作用。如隔直电容器。 (2)“通高频、阻低频”的作用：电容较小的电容器，对高频交流电的容抗小，阻碍小；对低频交流电的容抗大、阻碍大。因此这种电容器用来“通高频、阻低频”，如高频旁路电容器。 [提醒]　(1)电容越大，在同样电压下电容器聚集的电荷就越多，因此容抗就越小；交变电流的频率越高，充电和放电就进行得越快，因此容抗就越小。 (2)当电容器与直流电源的两极相连接时，接通的瞬间因电容器充电产生瞬时电流。充电完毕后，电容器两极板间电压与电源两极间电压相等，电路中就不再有电流。 考查角度1　交流电可以通交流的原因 　关于电容器能够通交变电流的原因，下列说法正确的是[来源:Zxxk.Com] A．当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有电流 B．当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有电流 C．在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动 D．以上说法均不正确 [解析]　当把电容器接到交流电源上时，因为电流的大小和方向随时间做周期性变化，使电容器交替充电、放电，电路中就有了电流。故选B。 [答案]　B 考查角度2　对容抗的理解 　(多选)如图3－3－3所示的