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4-4

上传时间: 2014-08-17

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4　家用电器的基本元件

1．了解电阻器的功能，知道电阻器的一些主要种类．

2．了解电容器的功能，知道决定电容器电容的因素．

3．了解电感器的功能，知道其应用和危害.

阻碍

固定

可变

绕线

非绕线

碳膜

金属膜

金属氧化膜

热敏

压敏

湿敏

光敏

磁敏

电流

电压

热效应

储存

通交流

隔直流

通高频

阻低频

充

放电

亨利

毫亨

微亨

大

1．导体的电阻跟哪些因素有关？

(1)电阻由哪些因素决定：实验探究表明导体的电阻大小由导体材料的导电性能、导体的长度和横截面积所决定．

(2)反映导体导电性能的物理量叫做电阻率．

①电阻率的物理意义：表征材料导电性质的物理量．数值上等于用某种材料制成的长1 m、横截面积为1 m2的导体的电阻值．

②电阻率与温度有关：金属材料的电阻率随温度的升高而增大，利用金属材料的这种特性可以制作金属温度计．半导体材料的电阻率随温度的升高而减小，利用半导体的这种特性可以制作热敏电阻．另外半导体还具有一些特殊的性质，可制成许多种特种电阻，像光敏电阻、湿敏电阻、压敏电阻、磁敏电阻等．有些合金材料的电阻率几乎不受温度的影响，可制作标准电阻．

③超导现象：温度降低到接近绝对零度时，某些材料的电阻率突然变为零，这种没有电阻的现象称为超导现象．

2．电容器在电路中是如何工作的呢？

电容器的作用就是充放电，在充放电时形成充放电电流，当充放电结束稳定后，电路中的电流消失．

在直流电路里，充放电结束后，不通直流电，具有隔直的作用．

在交流电路里，充放电一直进行着，我们就说交流电通过了电容器，具有通交流的作用．

电容器在电路里“通交流，隔直流；通高频，阻低频”.

【典例】如图4－4－1所示，当交流电源的电压(有效值)U＝220 V、频率f＝50 Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同(L无直流电阻)．

(1)(双选)将交流电源的频率变为f＝100 Hz，则(　　)．

A．A灯比原来亮

B．B灯比原来亮

C．C灯和原来一样亮

D．C灯比原来亮

(2)(双选)将电源改为U＝200 V的直流电源，则(　　)．

A．A灯比原来亮

B．B灯比原来亮

C．C灯和原来一样亮

D．C灯比原来亮

解析　(1)将交流电的频率变高，线圈的阻碍作用变大，电容器的阻碍作用变小，电阻的阻碍作用不变，由此得出A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变，选A、C.

(2)将电源改为直流电，电容器不通直流电，线圈无直流电阻，对直流没有阻碍作用，电阻的阻碍作用不变，因此选项B、C正确．

答案　(1)AC　(2)BC

借题发挥　根据三种元件对不同电流的作用不同分析解决问题．

电阻器对电流的阻碍作用跟电流的种类无关，不管是什么样的电流，其阻碍作用是一样的．

电感对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻碍作用并且是通低频阻高频，对高频率的交流电阻碍作用大．

电容器不通直流电，对交流电有阻碍作用，并且是通高频阻低频，对低频的交流电阻碍作用大．

【变式】

(单选)在交流电中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图4－4－2所示电路中，a、b两点间逐次将图中的电路元件(1)、(2)、(3)单独接入，当交变电流频率增加时，可以观察到下列所述的哪种情况(　　)．

A．A1读数不变，A2增大，A3减小

B．A1读数减小，A2不变，A3增大

C．A1读数增大，A2不变，A3减小

D．A1、A2、A3的读数均不变

解析　在交变电流中，当频率增加时，容抗减小，感抗增大，而电阻是与频率无关的．在电路中，电流的电动势最大值不变，即a、b两点间的电压不变．

答案　C

1．如图4－4－3所示电路a、b两端输入的交流电既有高频成分(——)，又有低频成分(～)，L是一个25 mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R是纯电阻．试分析通过电阻R的电流成分，说明理由．

解析　首先分析电流通过L的情况，由于L是高频扼流圈，自感系数较小，故只起阻高频的作用，对低频电流阻碍作用较小，所以通过L的是低频成分，高频大部分受阻；再分析通过并联电路情况，由于C是电容很小的电容器，故起通高频、阻低频的作用，所以通过C的是高频成分，低频大部分受阻．综合以上分析，所以R上的电流主要是低频成分．

答案　主要是低频成分，理由见解析

2．如图4－4－4所示的交流电路中，L为电感线圈，R为灯泡，交流电压表和电流表都是理想电表，交流电源电压为220 V，频率为50 Hz，若保持电压的有效值220 V不变，而将其频率逐渐降低为30 Hz，则两电表示数如何变化？灯泡亮度如何变化？

解析　电源频率减小，线圈的感抗减小(XL＝2πfL)，在电压不变的情况下，电路中电流增大，即电流表的示数增大；灯泡电阻一定，电流增大，功率增大，灯泡变亮；电源电压U＝UR＋UL，因UR增大，U不变，故UL减小，即电压表示数减小．

答案　电流表示数变大，电压表示数变小，灯泡变亮

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