第五章 第3节 电感与电容对交变电流的影响.docVIP

第3节　电感和电容对交变电流的影响 要点一 感抗的作用 低频扼流圈 高频扼流圈 自感系数 较大 较小 感抗大小 较大 较小 作用 通直流，阻交流 通低频，阻高频 电阻、感抗、容抗的区别与联系 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、交流都有阻碍作用 只对变化的电流有阻碍作用，如果电流不变，则等同于一个电阻起的作用 不能通直流，只能通变化的电流，对直流的阻碍作用无限大，对交流的阻碍作用随着频率的增加而降低 决定因素 由导体本身(长短、粗细、材料决定，与温度有关) 由导体本身的自感系数和交流频率决定 由电容的大小和交流电的频率决定 电能的转化和做功 电流通过电阻做功，电能转化为内能 电能和磁场能的往复转化 电流的能和电场能的往复转化 　　一、电感、电容对交变电流的作用是怎样形成的？ 1．电感对交变电流的阻碍作用 交变电流通过线圈时，由于电流时刻在变化，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的变化，就形成了对交变电流的阻碍作用． 2．交变电流能够“通过”电容器 当电容器接到交流电源上时，由于电流时刻在变化，电压升高时，形成充电电流．电压降低时，形成放电电流，充放电交替进行．电路中就好像交变电流“通过”了电容器，实际上自由电荷并没有通过两极板间的绝缘介质． 3．电容对交变电流的阻碍作用 电源电压推动自由电荷定向运动．而电容器两极板上积累的电荷反抗自由电荷的定向运动．从而产生了电容器对交变电流的阻碍作用． 4．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，电路中没有电流． 5．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． 二、电容器、电感器有何应用？ 1．电容器对交变电流作用的应用 (1)隔直电容器，如图5－3－4甲所示，作用是“通交流、隔直流”，因为直流电不能通过电容器．交流电能“通过”电容器，起这样作用的电容器电容更大些． 图5－3－4 (2)高频旁路电容器，如图5－3－4乙所示，作用是“通高频，阻低频”．因为对不同频率的交流电，频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大，即电容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． 2．电感和电容的组合应用 根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合并与电阻组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5－3－5甲所示． (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和低频成分的作用．如图5－3－5乙所示． 图5－3－5 一、电感对交变电流的影响 【例1】 交变电流通过一段长直导线时，电流为I，如果把这根长直导线绕成线圈，再接入原电路，通过线圈的电流为I′，则(　　) A．I′I　　　　　　　 B．I′I C．I′＝I D．无法比较 解析　长直导线的自感系数很小，感抗可忽略不计，其对交变电流的阻碍作用可以看作是纯电阻，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，对交变电流不但有电阻，而且有感抗，阻碍作用增大，电流减小． 答案　B 二、交变电流“通过”电容器 【例2】 对交流电通过电容器的理解正确的是(　　) A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体 B．交变电流定向移动的电荷通过电容器两板间的绝缘介质 C．交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器 D．交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外) 解析　电流能“通过”电容器，并非电荷真的通过电容器两板间的电介质，而是交变电流交替对电容器充放电，电容器中并未有电荷通过，电路中有了电流，表现为交变电流通过了电容器． 答案　CD 1.如图5－3－6所示， 图5－3－6 输入端ab的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中，正确的是(L的直流电阻不为零)(　　) A．直流成分只能从L通过 B．交流成分只能从R通过 C．通过R的既有直流成分又有交流成分 D．通过L的直流成分比通过R的直流成分要大 答案　CD 解析　由于线圈直流电阻不为零，所以有直流通过R，而线圈对交流有阻碍作用，因此也有交流成分通过R，B错，C正确．由于R对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过L，A错，因为导线的一般直流电阻都很小，所以通过线圈的直流要比通