今天我們來講一下第5章第3節《電感和電容對交變電流的影響》。
本節課我們主要有三個知識點：
1理解電感和電容對交變電流形成阻礙的原因。
2知道感抗和容抗的概念。
3瞭解感抗和容抗的大小與哪些因素有關。
第一部分：知識回顧
首先我們來回憶一下電感和電容的基本知識。
1.關於電感器。自感和自感係數。
什麼是電感器？就是我們之前學習的自感線圈。如圖所示。
自感線圈，當通過線圈內的電流發生變化時，自感線圈發生自感，產生感應電動勢，阻礙線圈內電流的變化。這個感應電動勢的大小
也就是說，電流的瞬時變化率越大，電感器（或者自感線圈）的自感係數越大，它產生的阻礙電流變化的感應電動勢越大。
2.關於電容器，電容器的工作原理——充電和放電。
電容器我們說就是儲存電荷的一種儀器。最常見的就是平行板電容器。兩個金屬板中間夾著絕緣的電解質。如圖所示。
它的電荷量Q=CU。電荷量等於電容器電容大小乘上極板的電壓大小。
當兩極板上加上電壓之後，就會充上電荷；當把充電後的兩極板用導線連接就會放出電荷。
第二部分：感抗
電感器對交變電流會有什麼影響呢？下面我們來做一下這個實驗。
這是一個單刀雙制開關。上面是一個直流的電源，下面是一個交流電源，交流電源的有效值和直流電相同。電路上是一個電感器和燈泡串聯。
接直流，你會發現燈亮了起來；接交流你會發現燈也亮，但是燈的亮度明顯要小於接直流時燈的亮度。說明電感器對電流有一個阻礙作用。
我們感抗來描述電感器對電流的阻礙作用大小。符號用XL來表示。
那麼感抗的大小和什麼因素有關呢？
首先我們定性的來看：
1改變交變電流的頻率f。當我們增加電流的頻率時，燈泡的亮度會變暗。這就說明頻率越大，感抗越大。
2我們可以改變電感器的自感係數L。替換上一個自感係數較大的電感器，也就是說通過增加線圈線圈匝數，或者增加鐵芯，使它的自感係數增大。這時我們會發現自感係數增大了，燈泡相比之前會變暗。這說明自感係數越大，感抗越大。
綜上：交變電流的頻率f越高，電感器的自感係數L越大，感抗XL越大。
最終，我們通過多次實驗測量，得到了感抗大小計算公式：
XL=2πfL
我們可以把電感器的這種性質總結為12個字：通直流、阻交流； 通低頻、阻高頻。
那麼大家思考一下:為什麼交變電流的頻率f越高，電感器的自感係數L越大，感抗XL越大？
本質上:就是由於電感器的自感。自感產生的感應電動勢，會阻礙電流的變化。自感就是電感器阻礙交變電流的本質原因。
應用
下面是我們常見的兩種電學元件：低頻扼流圈，高頻扼流圈。
兩者的不同在於：低頻扼流圈，它的自感係數較大，有幾十亨。高頻扼流圈自感係數只有幾毫亨。大家可以看到圖片，低頻扼流圈的匝數多和有鐵芯。高頻扼流圈的匝數少和無鐵芯。低頻扼流圈的作用：通直流，阻交流。高頻扼流圈的作用：通低頻，阻高頻
下面大家思考一下這個問題：低頻扼流圈對高頻交流電是否有顯著的阻礙作用？高頻扼流圈對低頻交流電是否有顯著的阻礙作用？
結合感抗大小計算公式：XL=2πfL。低頻扼流圈，它的自感係數較大，有幾十亨。高頻扼流圈自感係數只有幾毫亨。所以低頻扼流圈對高頻交流電有顯著的阻礙作用，而高頻扼流圈對低頻交流電則沒有顯著的阻礙作用。
第三部分：容抗
電容器對交變電流又會有什麼樣的影響？我們來做一下這個實驗。
同樣是一個單刀雙制開關接到直流電源時，由於電容器兩極板間夾的絕緣介質，燈不會亮。但是我們把開關打到下面，會發現接交流電時燈亮了起來。說明電容器有“通交流，隔直流”的作用。
當閉合支路上的開關s時，會發現燈變得更亮。也就是說電容器會對交變電流有阻礙作用。
我們容抗來描述電容器對交變電流阻礙作用的大小，符號XC來表示。
那麼我們先來思考這樣一個問題:為什麼電容器兩極板中間是絕緣電解質，交變電流卻能“通過”電容器呢？
大家看下面這兩幅圖片。
交變電流，它的大小和方向隨時間做週期性的變化。當電壓增大時，Q=CU電荷量就要增加，這時候電容器就要充電。當電壓減小時，Q=CU電容器就要放電。這樣的話就形成了電荷的定向移動，也就形成了電流。
那麼容抗的大小和什麼因素有關？回到這個電路圖
當我們增加交變電流的頻率時，燈的亮度增加；當我們增大電容器的電容時，當電容燈大燈的亮度也會增加。說明電容器的電容越大，交變電流的頻率越大，容抗越小。
通過實驗測量，我們得到容抗的大小計算公式：
XC=1/(2πfC)
我們可以這樣理解:交變電流能夠通過電容器的本質是:隨著交變電流隨時間的變化,電容器在不斷的充電和放電。電容器的電容越大，一次充電或一次放電，移動的電荷量就多。交變電流頻率越大，說明單位時間電容器充放電的次數越多，電流的越大，容抗越小。
綜上，電容器對交變電流的作用，我們用12個字來表述：通交流、隔直流；通高頻、阻低頻。
應用
下面是兩種常見的電學元件。
第1種：耦合電容。
第2種：高頻旁路電容。
最後我們再來看一下課本上給我們提出的這個問題：當我們用220伏交流電源的電器設備時，機箱不接電但是用手觸摸機箱的金屬外殼，會覺到會感到麻手；用試電筆測試，耐管也會發光，為什麼呢？
原因是在於：電源連接的機芯和金屬外殼可以看成一個電容器。接交流電時，用手觸摸機箱就會有電流經人體流入大地。所以為了確保安全，電氣設備的金屬外殼都應該接地。
第四部分：課堂小結
以上就是我們這節課的主要內容，我們一起來做一下課堂小結。
