2024届高考物理一轮复习讲义：20.3 电感器与电容器对交流电的作用

20.3 电感器与电容器对交流电的作用 要点一.电感器对交流电的阻碍作用 1.感抗（XL） 1.定义 电感器对交流电的阻碍作用叫做---感抗 阻碍原因： 因为交流电会使电感线圈产生电磁感应现象，因而阻碍电流的变化，故而产生感抗。 2.影响感抗大小的因素（高中只进行定性分析） ① f---交流电频率 ② L---线圈自感系数 XL=2fL 单位： 欧姆 2.阻碍特点 ①通直流、阻交流： 因为恒定电流不变化，不能引起自感现象，所以对恒定电流没有阻碍作用。交变电流时刻改变，必有自感电动势产生以阻碍电流的变化，所以对交流有阻碍作用。 ②通低频、阻高频： 这是对不同频率的交变电流而言的因为交变电流的频率越高，电流变化越快，感抗也就越大，对电流的阻碍作用越大。 3.电感器的应用 类型 低频扼流圈 高频扼流圈 构造 匝数多、有铁芯 匝数少、无铁芯 自感系数 较大 较小 感抗大小 较大 较小 作用 通直流、阻交流 通高频、阻低频 要点二.电容器对交流电的阻碍作用 1.容抗 1.定义 电容器对交流电的阻碍作用---容抗 阻碍原因： 在交流电作用下，电容器的充放电过程中，两极板上积累的电荷会阻碍电荷向这个方向运动，故而产生容抗。 2.影响容抗大小的因素（高中只进行定性分析） ① f---交流电频率 ② C---电容的电容 XL= 单位： 欧姆 2.阻碍特点 ① “通交流” 当电容器接到交流电源上时，自由电荷在交变电压的作用下，电容器交替进行充电和放电，电路中就有电流了，表现为交变电流“通过”了电容器。 ②“隔直流” 电容器的两个极板被绝缘介质隔开了，恒定电流不能通过电容器。 3.电容器的应用 ①隔直通交电容器 作用： 通交流、隔直流 原理： 用来“通交流、隔直流”的电容器叫耦合电容器，其电容一般较大，容易进行充放电。常串接在两级电路之间，以使电流中的交流成分通过，直流成分会被隔断。如图所示。 ②高频旁路电容器 作用： 通高频、阻低频 原理： 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。 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。具有这种“通高频、阻低频”用途的电容器叫高频旁路电容器，其电容一般较小，不容易进行充放电。如图所示。 要点三. 电阻、感抗、容抗的比较 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 决定因素 由导体本身(长短、粗细、材料)决定，与温度有关 由线圈的自感系数和交流的频率决定(成正比) 由电容的大小和交流的频率决定(成反比) 说明： 电感、电容接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能往复转化，所以电感、电容上不会消耗电能，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。 要点四.电容器与电感器的组合应用 根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合到一起来完成一定的任务。 1.如果将电容与负载并联，然后与电感串联，就能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用。如图所示。 2.如果将电感与负载并联，然后与电容串联，就能更好的起到滤掉电流中直流成分或低频成分的作用。如图所示。 页 2 学科网（北京）股份有限公司 题型1.感抗及容抗的理解及应用 经典例题 典例1 （多选）电感对交变电流的影响的以下说法中，正确的是（ ） A．电感对交变电流有阻碍作用 B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗 C．电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数有关 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大 【答案】 ABCD 典例2 （多选）电容对交变电流的影响的以下说法中，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．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的功能 D．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 【答案】 ACD 典例3 关于感抗，下列说法中正确的是（ ） A．感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势，阻碍电流的变化 B．感抗的大小不仅与自感系数有关，还与电流的频率有关 C．感抗虽然对交变电流有阻碍作用，