由楞次定律可知,当一线圈电流变化时,它会感应出一个和输入电压方向相反的感生电压,此感生电压与线圈的匝数成正比,并且因线圈中加入芯而增大,感生电压就和电源电压抵抗,使电流减小。在这个过程中,电能并不生热,而是转变为磁场的能量,这种磁能又可转变为电能,故不会浪费能量。这种利用电感作用来抵抗电流变化的装置,叫做电抗器。风扇的调速电抗器就是通过改变线圈匝数来改变电流大小,从而改变风扇的转速的。
1、电感器就是由导线绕成的各种形状的线圈,有的中间插有芯,其阻值很小,可以忽略不计。其作用是把外部电能储存在电感器内部,电感器用符号“L”表示。
2、电感器对交变电流的阻碍作用用感抗来表示,线圈的自感系数越大,交流电频率越高,阻碍作用越大,感抗越大. 感抗用“”表示. 其表达式为:
。
在电工技术和电子技术中利用电感对交流的阻碍作用制成扼流圈,分为以下两种:
(1)低频扼流圈:匝数多,有铁芯,自感系数大,感抗大,对交流电有较大阻碍作用,有“通直流、阻交流”的作用。
(2)高频扼流圈:匝数少,有空芯的,也有用铁氧体芯的,自感系数较小,感抗小,对低频交流电阻碍作用较小,对高频交流电阻碍作用较大,有“通低频、通直流、阻高频”的作用。
3、电容器对交变电流的作用
在恒定电路中,电容器常被当作断路来看,那么在交流电路中,交流电是能够通过电容器的,但是电容器对交流电仍然有阻碍作用。电容器对交流电的阻碍作用叫做容抗。电容量大,交流电容易通过电容器,说明电容量大,电容器的阻碍作用小;交流电的频率高,交流电也容易通过电容器,说明频率高,电容器的阻碍作用也小。
(1)通过实验可以看到交变电流能够“通过”电容器,其实自由电荷并未真正通过极板间的绝缘介质,只是在交变电压的作用下,电容器交替进行充、放电,电路中就有了电流。
(2)容抗:表示电容器对交流电的阻碍作用的大小。电容越大,交流电的频率越高,电容器对交流电的阻碍作用越小,容抗也越小。容抗用“”表示。其表达式为:
(3)电容器在电路中的作用是:“通交流,隔直流;通高频,阻低频”。
①隔直电容器:两级电路中串联一电容器,“通交流、隔直流”
②高频旁路电容器:在下一级输入端并联一个电容器,高频电流会通过电容器,低频成分输出送到下一级
4、电阻、感抗、容抗的区别
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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 |
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向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(如对交流电)有阻碍作用 |
不能通直流,只能通变化的电流,对直流电的阻碍作用无限大,对交流电的阻碍作用随频率的降低而增大 |
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电的频率决定 |
由电容的大小和交流电的频率决定 |
电能的转化与做功 |
电流通过电阻做功,电能转化为内能 |
电能和磁场能往复转化 |
电流的能与电场能往复转化 |
5、在只有电感器的电路中,欧姆定律的表达式为;在只有电容器的电路中,欧姆定律的表达式为
。电阻器的电阻、电感器的感抗和电容器的容抗,统称为阻抗。
6、交流电路的电功率
理论和实验证明,交变电流电功率的计算公式为,
叫做功率因数。
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例、交变电流通过一段长直导线时,电流的有效值为
A.>
B.<
C.=
D. 无法比较
解析:长直导线的自感系数很小,感抗可以忽略不计,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,虽然电阻值没变,但自感系数增大,对交流电产生感抗,阻碍作用增大,所以电流减小,即<
。选项B正确。
答案:B