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高考物理電感和電容對(duì)交流電的影響

來源:網(wǎng)絡(luò)資源 2019-05-09 14:41:52

  一、電感

  1.電感對(duì)交變電流的阻礙作用

  交變電流通過電感線圈時(shí),由于電流時(shí)刻都在變化,因此在線圈中就會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),而自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙原電流的變化,故電感線圈對(duì)交變電流會(huì)起阻礙作用,前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過,自感電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的自感系數(shù)及電流變化的快慢有關(guān),自感系數(shù)越大,交變電流的頻率越高,產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)就越大,對(duì)交變電流的阻礙作用就越大,電感對(duì)交流的阻礙作用大小的物理量叫做感抗,用XL表示,且XL=2πfL。感抗的大小由線圈的自感系數(shù)L和交變電流的頻率f共同決定。

  2.電感線圈在電路中的作用

  (1)通直流、阻交流,這是對(duì)兩種不同類型的電流而言的,因?yàn)楹愣娏鞯碾娏鞑蛔兓�,不能引起自感現(xiàn)象,所以對(duì)恒定電流沒有阻礙作用,交流電的電流時(shí)刻改變,必有自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生以阻礙電流的變化,所以對(duì)交流有阻礙作用。

  (2)通低頻、阻高頻,這是對(duì)不同頻率的交變電流而言的,因?yàn)榻蛔冸娏鞯念l率越高,電流變化越快,感抗也就越大,對(duì)電流的阻礙越大。

  (3)扼流圈:利用電感阻礙交變電流的作用制成的電感線圈。

  低頻扼流圈:線圈繞在鐵芯上,匝數(shù)多,自感系數(shù)大,電阻較小,具有“通直流、阻交流”的作用。

  高頻扼流圈:匝數(shù)少,自感系數(shù)小;具有“通低頻、阻高頻”的作用。

  二、電容

  1.電容器為何能“通交流”

  把交流電源接到電容器兩個(gè)極板上后,當(dāng)電源電壓升高時(shí),電源給電容器充電,電荷向電容器極板上聚集,在電路中形成充電電流;當(dāng)電源電壓降低時(shí),電容器放電,原來極板上聚集的電荷又放出,在電路中形成放電電流,電容器交替進(jìn)行充電和放電,電路中就有了電流,好像是交流“通過”了電容器,但實(shí)際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)。

  2. 電容器對(duì)交變電流的阻礙作用是怎樣形成的

  我們知道,恒定電流不能通過電容器,原因是電容器的兩個(gè)極板被絕緣介質(zhì)隔開了。當(dāng)接到交流電源上時(shí),電源使導(dǎo)線中自由電荷向某一方向定向移動(dòng),對(duì)電容器進(jìn)行“充放電”,電容器兩極板在此過程中由于電荷積累(或減少)而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而反抗電荷的繼續(xù)運(yùn)動(dòng),就形成了電容對(duì)交變電流的阻礙作用。

  電容器對(duì)交變電流的阻礙作用大小用“容抗”來表示,即



 

   ,電容越大,頻率越高,電容器對(duì)交變電流的阻礙作用越小,容抗越小。

  3.電容器在電路中的作用

  (1)通交流、隔直流,用來“通交流、隔直流”的電容器叫隔直電容器,其電容一般較大,常串接在兩級(jí)電路之間,以使電流中的交流成分通過。

  (2)通高頻、阻低頻.在電子技術(shù)中,從某一裝置輸出的交流常既有高頻成分,又有低頻成分,若在下一級(jí)電路的輸入端并聯(lián)一個(gè)電容器,就可只把低頻成分的交流信號(hào)輸送到下一級(jí)裝置。

  三、電阻、電感和電容的區(qū)別

  電阻、電感線圈和電容器在交流電路中所起的作用不同,電阻對(duì)所有電流阻礙作用相同,其結(jié)果是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。電感線圈(其內(nèi)阻不計(jì))和電容器對(duì)交流的阻礙作用與頻率有關(guān),其結(jié)果是使電場能與磁場能相互轉(zhuǎn)化。解決具體問題時(shí)切勿認(rèn)為電感線圈L總是“通直流,阻交流”,電容器C總是“通交流,隔直流”,要考慮交變電流的頻率高低,認(rèn)真核對(duì)電感和電容所適用的條件。

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