第四节 电感器对交变电流的作用【思维激活】1.电风扇的调速开关在直流电路中能起作用吗？提示：从电风扇的调速开关的内部构造上来看，它是一个绕在铁芯上并且有多个中间抽头的线圈，以便改变接入电路中的线圈匝数，线圈在交流电路中有自感的作用，产生自感电动势，即线圈两端就有一个电压，它与电风扇串联，因此起到分压的作用，改变不同的接头，就可以改变分得的电压，从而起到调速的作用。在直接电路中，待电流稳定后，线圈无自感作用，看来在直流电路中不起作用。【自主整理】1.电感器对恒定电流是导通的，对交变电流有阻碍作用，其原因是：交变电流通过线圈时，电流时刻在变化，由于线圈的自感作用，必然产生感应电动势，阻碍电流的变化，这样就形成了对交变电流的阻碍作用。2.电感对交变电流的阻碍作用：（1）实验表明，电感对交变电流有阻碍作用，电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，阻碍作用就越大，感应电动势也就越大。（2）扼流圈是电子技术中常用的电子元件，分为两种，一种是线圈绕在铁芯上，它的自感系数较大，感抗较大，叫做低频扼流圈，它的作用是对低频交变电流有很大的阻碍；另一种是线圈绕在铁氧体磁芯上或空心，它的自感系数较小，感抗较小，叫做高频扼流圈，它的作用是对高频电流有较大的阻碍作用。【高手笔记】1.感抗的大小可用公式表示XL=2fL，f的单位是赫兹（Hz），L的单位是亨利（H）。2.在电工和电子技术中利用电感的这种感抗作用制成低频扼流圈（匝数多，自感系数大，一般为几十亨），其作用是“通直流，阻交流”，制成的高频扼流圈（匝数少，自感系数为几个毫亨），其作用是“通低频，阻高频”。【名师解惑】电感对交变电流产生阻碍作用的原因当交变电流流入电感线圈时，电流的大小和方向都随时间变化，线圈中的自感电动势将阻碍交变电流的变化，所以电感对交变电流的阻碍作用的根本原因是线圈的自感电动势。同时还应注意对感抗的理解：感抗是由于自感现象而引起的，线圈的自感系数越大，线圈自感作用越大，感抗越大；交变电流频率越高，电流的变化就越快，线圈自感作用越大，感抗越大。因此，影响感抗大小的因素：自感系数；交变电流的频率。【讲练互动】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.II B.IIC.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，对交变电流的阻碍作用不但有电阻，而且有感抗，阻碍作用增大，电流减小。答案：B【绿色通道】在交变电路中，感抗、容抗和电阻对电流都有阻碍作用，它们有相同的单位，统称“阻抗”。【讲练互动一】1. 如图2-4-1所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u=220sin100t V。若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的有（ ）图2-4-1A.电流表示数增大B.电流表示数减小C.灯泡变暗D.灯泡变亮解析：由V，可得电源原来的频率为Hz=50Hz。当电源频率由原来的50Hz增为100Hz时，线圈的感坑增大；在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误。灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率P=I2R减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误。电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL；设灯泡两端的电压为UR，则电源电压的有效值为U=UL+UR。因UR=IR，故电流I减小时，UR减小，因电源电压有效值保持不变，故UL=U-UR，增大，选项B正确。答案：BC【问题探究】【问题】探究电感对交变电流的影响。【导思】给有电感线圈的电路中分别通直流和交变电流比较灯泡亮度。【探究】1.实验演示：如图2-4-2所示，电感线圈与灯泡串联后可以分别接在直流电或有效值与直流电相同的交变电流上。图2-4-22.实验现象接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡变暗。结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用。交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流变化的，这就是线圈的自感对交变电流的阻碍作用。2