電感和電容對交變電流的影響

2022-11-27 07:39:02 字數 2307 閱讀 9731

一、引入新課

在直流電路中,影響電流和電壓關係的只有電阻,而在交流電路中影響電流和電壓關係的,除了電阻,還有電感和電容。通過電感和電容對交變電流影響的分析討論,我們可以進一步認識到交流與直流的區別。

二、新課教學

★★(一)電感對交變電流的阻礙作用:

演示實驗:把帶鐵芯的線圈l與小燈泡串聯起來,先把它們接到直流電源上,再把它們接到交流電源上。實驗中取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等。

實驗現象:接通直流電源時,燈泡亮些;接通交流電源時,燈泡暗些。

實驗表明電感對交變電流有阻礙作用。

思考:為什麼電感對交流電有阻礙作用?

交流電通過電感線圈時,電流時刻在改變,電感線圈中必然產生自感電動勢,阻礙電流的變化,使燈泡變暗。

電感對交變電流阻礙作用的大小,用感抗表示。

實驗:調換電感不同的線圈、改變交變電流的頻率。

實驗表明:線圈的自感係數越大、交變電流的頻率越高,電感對交變電流的阻礙作用越大。

思考:為什麼線圈的感抗跟線圈的自感係數和交流電的頻率有關呢?

感抗是由自感現象引起的,線圈的自感係數l越大,自感作用就越大,因而感抗越大;交流電的頻率f越高,電流的變化率越大,自感作用也越大,因而感抗越大。

在電工和電子技術中使用的扼流圈,就是利用電感阻礙交變電流的作用製成的。

扼流圈有兩種:(1)低頻扼流圈;(2)高頻扼流圈;

(1)低頻扼流圈:

構造:線圈繞在鐵芯上,匝數多(幾千甚至超過一萬),自感係數很大。

即使交變交流的頻率較低,這種線圈產生的感抗也很大。

由於線圈是用銅線繞制的,對直流的阻礙作用較小。

通直流、阻交流。

(2)高頻扼流圈:

線圈有的繞在圓柱形的鐵氧體芯上,有的是空心的,匝數為幾百或幾十。這種線圈自感係數小,這種線圈對高頻交變電流的阻礙作用較大。低頻交變電流的阻礙作用較小, 對直流的阻礙作用更小。

通低頻、通直流,阻高頻。

★★(二)電容器對交變電流的阻礙作用:

演示實驗:把白熾燈和電容器串聯起來,先把它們接到直流電源上,再把它們接到交流電源上,觀察燈泡的發光情況。

實驗現象:接通直流電源,燈泡不亮;接通交流電源,燈泡亮了。

說明了直流電不能夠通過電容器,交流電能夠「通過」電容器。

電容器的兩極板間是絕緣介質,為什麼交流電能夠通過呢?

當交流電路中接入電容器時,由於極板的電壓作週期性變化,電容器的帶電量也會週期性的增大或減小。當電壓公升高時,電容器充電,電荷向電容器的極板上聚集,形成充電電流;

當電壓降低時,電容器放電,電荷從極板上放出,形成放電電流。電容器交替進行充電和

放電,電路中就有了電流,電路中就有了電流,表現為交流「通過」了電容器。

強調實際上自由電荷並沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質。

電容對交流阻礙作用的大小用容抗表示。

實驗:改變電容值 ,改變交流頻率

現象:電容越大,燈泡越亮;交流頻率越高,燈泡越亮;

實驗表明:電容器電容越大、交流的頻率越高,電容器對交流的阻礙作用就越小,容抗越小。

電容器具有「通交流、隔直流」「通高頻、阻低頻」的特點.

實際應用電路如圖所示:

隔直電容器——通交流、隔直流;

旁路電容器——通高頻、阻低頻。

例1、如圖所示,電路中完全相同的三隻燈泡l1、l2、l3分別與電阻r、電感l、電容c串聯,然後再併聯到220v、50hz的交流電路上,三隻燈泡亮度恰好相同。若保持交變電壓不變,將交變電流的頻率提高到60hz,則發生的現象是( d )

a、三燈亮度不變

b、三燈均變亮

c、l1不變、l2變亮、l3變暗

d、l1不變、l2變暗、l3變亮

解析:頻率變高,線圈感抗變大,電容器容抗變小,因此l2變暗,l3變亮。電阻的大小與交變電流的頻率無關,流過燈泡l1中的電流不變,因此l1亮度不變。

例2、如圖所示,線圈的自感係數l和電容器的電容c都很小(如l=1mh,c=200pf),此電路的重要作用是( d )

a、阻直流通交流,輸出交流

b、阻交流通直流,輸出直流

c、阻低頻通高頻,輸出高頻交流

d、阻高頻通低頻,輸出低頻交流和直流

解析:由於線圈自感係數l很小,所以對低頻成分的阻礙作用很小,這樣,直流和低頻成分能順利通過線圈;電容器併聯在電路中,起旁路作用。因電容c很小,對低頻成分阻礙作用很大,而對部分通過線圈的高頻部分阻礙作用很小,被它旁路掉,最終輸出的是低頻和直流。

三、小結:

1.影響:直流交流低頻高頻

c  隔直流,通交流;阻低頻,通高頻。

l  通直流,阻交流;通低頻,阻高頻。

容抗和感抗:

容抗:c越大,f越高,容抗越小。

感抗:l越大,f越高,感抗越大。

電感器和電容器對交變電流的作用

班級 姓名 學號 知識梳理 1 電感器對交變電流的阻礙作用是由線圈的自感來實現的,電感器的感抗 相當於電阻的阻值 其單位是歐。因此電感器對交變電流的阻礙作用決定於自感係數l和交變電流的頻率f。2 高頻扼流圈是自感係數比較小的電感器,它的作用是通低頻,阻調頻。低頻扼流圈是自感係數很大的電感器它的作用是...

基礎訓練38交變電流的產生電感和電容

時間60分鐘,賦分100分 訓練指要 通過訓練,理解掌握交變電流的產生及變化規律 會從圖象上了解描述交變電流的有關資訊 深刻理解有效值 最大值 週期和頻率等有關概念,掌握有效值求法及應用 了解電感線圈和電容器在交變電路中的作用.第8題 第15題為創新題,使我們了解交變電流在實踐中的一些應用.一 選擇...

12 3電感和電容對交流的影響

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