2017_2018學年高中物理第2章交變電流與發(fā)電機學案4探究電阻電感和電容的作用同步備課課件滬科版選修

1、4探究電阻、電感和電容的作用 第2章 交變電流 與發(fā)電機 目標定位 1.知道電阻器對交流電的阻礙作用與對直流電的阻礙作用相同. 2.能理解電感器、電容器對交變電流形成阻礙作用的原因. 3.知道用感抗、容抗來表示電感器、電容器對交變電流阻礙作用的大小. 4.能夠分析簡單電路中的電容器、電感器的作用. 內(nèi)容索引 知識探究達標檢測 知識探究 1 一、電阻器對交變電流的作用一、電阻器對交變電流的作用 閱讀教材相關內(nèi)容，結合圖1回答下列問題(A、B是 規(guī)格相同的燈泡)： (1)當開關S扳向交流電源時，兩只燈泡的亮度是否 相同？這說明什么問題？ B比A更亮些，這說明電阻器對交流電有阻礙作用. 答案 圖1

2、(2)把開關S扳向直流電源和交流電源，比較這兩種情況 下燈泡A的亮度有沒有變化，這又說明什么問題？ 答案 開關S扳向直流電源和交流電源，兩種情況下燈泡A的亮度相同， 這說明電阻器對交流的阻礙作用跟對直流的阻礙作用相同. 要點總結要點總結 1.電阻器對交變電流和直流電的阻礙作用是 的. 2.在交流電路中，電阻定律和歐姆定律都 . 成立 相同 甲圖中燈泡比乙圖中燈泡更亮，說明電感器對交變電流有阻礙作用. 二、電感器對交變電流的作用二、電感器對交變電流的作用 如圖2所示，把帶鐵心的線圈L與小燈泡串聯(lián)起來，先把它們接到直流 電源上，再把它們接到交流電源上，取直流電源的電壓與交流電壓的 有效值相等. 圖

3、2 答案(1)對比兩種情況下燈泡的亮度有什么不同？說明了什么？ (2)乙圖中換用自感系數(shù)更大的線圈或調(diào)換頻率更高的交流電源，燈泡 的亮度有何變化？說明了什么？ 不論是換用自感系數(shù)更大的線圈還是調(diào)換頻率更高的交流電源，燈泡均變 得更暗，說明線圈的自感系數(shù)越大，交流電的頻率越高，線圈對交流電的 阻礙作用越大. 答案 圖2 要點總結要點總結 1.感抗： 對交變電流的阻礙作用的大小. 2.電感器的感抗是由 的電流在線圈中產(chǎn)生的感應電動勢引起的，與 制成線圈導體的電阻無關. 3.電感器對交變電流的阻礙作用的大小用感抗XL表示，XL .所以感 抗的兩個決定因素： (1)電感器的 ； (2)交變電流的 .

4、電感器 2fL 變化 電感量(自感系數(shù)) 頻率 4.電感器在電路中的作用 (1)通 流，阻 流； (2)通 頻，阻 頻. 低 直 高 交 例例1(多選)如圖3所示實驗電路中，若直流電壓和交流電壓的有效值相等， S為雙刀雙擲開關，下面敘述正確的是 A.當S擲向a、b時燈較亮，擲向c、d時燈較暗 B.當S擲向a、b時燈較暗，擲向c、d時燈較亮 C.S擲向c、d，把電感線圈中的鐵心抽出時燈變亮 D.S擲向c、d，電源電壓不變，而使頻率減小時，燈變暗 圖3 答案解析 典型例題典型例題 線圈對恒定電流無感抗，對交變電流有感抗，當交流電頻率減小時， 感抗變小，燈變亮，并且是有鐵心時感抗更大，故鐵心抽出時燈

5、變亮. 三、電容器對交變電流的作用三、電容器對交變電流的作用 如圖4甲、乙所示，把燈泡和電容器串聯(lián)起來，先把它們接到直流電源上， 再把它們接到交流電源上，觀察燈泡的發(fā)光情況. 圖4 (1)分析電容器能通交流的原因.答案 把交流電源接到電容器兩個極板上后，當電源電壓升高時，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；當電源電壓 降低時，電容器放電，電荷從極板上流出，在電路中形成放電電流.電容 器交替進行充電和放電，電路中就有了電流，好像是交流“通過”了電容 器，但實際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質. (2)若把圖乙中的電容器去掉，變成圖丙所示電路，會發(fā)生什么

6、現(xiàn)象？ 說明了什么？ 答案 圖4 燈泡變得比乙中亮，說明電容器對交變電流有阻礙作用. (3)在圖乙中，改變電容器的電容和電源頻率，燈泡亮度會有什么變化？ 答案 電容變大時，燈泡變亮；頻率增大時，燈泡變亮. 要點總結要點總結 1.容抗： 對交變電流的阻礙作用的大小. 2.電容器對交變電流的阻礙作用： 電源電壓推動自由電荷定向移動時，電容器極板上積累的電荷會阻礙自由 電荷向此方向做定向運動，這就產(chǎn)生了電容器對交變電流的阻礙作用. 3.電容器對交變電流的阻礙作用的大小用容抗XC表示，XC ，所以 決定容抗的兩個因素： (1)電容器的 ； (2)交變電流的 . 電容量 電容器 頻率 4.電容器能通交變

7、電流，并不是電荷真的穿過了電容器. 5.電容器在電路中的作用： 通 流，隔 流，通 頻，阻 頻. 直低交高 例例2(多選)如圖5所示，接在交流電源上的燈泡正常發(fā)光，以下說法正確 的是 A.把電介質插入電容器，燈泡變亮 B.增大電容器兩極板間的距離，燈泡變亮 C.減小電容器兩極板間的正對面積，燈泡變暗 D.使交變電流頻率減小，燈泡變暗 答案解析 典型例題典型例題 圖5 把電介質插入電容器，電容變大，容抗變小，電容器對交變電流阻礙 作用變小，所以燈泡變亮，故A正確； 增大電容器兩極板間的距離，電容變小，電容器對交變電流阻礙作用 變大，所以燈泡變暗，故B錯誤； 減小電容器兩極板間的正對面積，電容變小

8、，燈泡變暗，故C正確； 使交變電流頻率減小，電容器對交變電流阻礙作用變大，燈泡變暗， 故D正確. 四、電阻、感抗、容抗的對比四、電阻、感抗、容抗的對比 1.容抗的大小除了與電容自身的性質有關，還與交變電流的頻率有關.頻 率越高，容抗越 .(填“大”或“小”) 2.感抗的大小除了與電感線圈自身的性質有關外，還與交變電流的頻率有 關，頻率越高，感抗越 .(填“大”或“小”) 3.電阻無論對直流還是交流，阻礙作用相同，只取決于電阻本身. 大 小 例例3如圖6所示，電路中完全相同的三只燈泡L1、L2、L3分別與電阻R、 電感L、電容C串聯(lián)，然后再并聯(lián)到220 V、50 Hz的交流電路上，三只燈 泡亮度

9、恰好相同.若保持交流電壓不變，將交變電流的頻率增大到60 Hz， 則發(fā)生的現(xiàn)象是 A.三燈亮度不變 B.三燈均變亮 C.L1不變、L2變亮、L3變暗 D.L1不變、L2變暗、L3變亮 答案解析 圖6 典型例題典型例題 當交變電流的頻率變大時，線圈的感抗變大，電容器的容抗變小，因 此L3變亮，L2變暗.又因為電阻在直流和交流電路中起相同的作用，故 L1亮度不變，所以選D. 達標檢測 2 1.(對感抗的理解)(多選)在如圖7所示的電路中，L為電感線圈，R為燈泡 的電阻值，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓u 220 sin (100t) V.若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為1

10、00 Hz， 下列說法正確的是 A.電流表示數(shù)增大 B.電壓表示數(shù)增大 C.燈泡變暗 D.燈泡變亮 答案解析 圖7 123 當電源頻率由原來的50 Hz增為100 Hz時，線圈的感抗增大，在電壓不變 的情況下，電路中的電流減小，選項A錯誤； 燈泡的電阻值R是一定的，電流減小時，實際消耗的電功率(PI2R)減小， 燈泡變暗，選項C正確，D錯誤； 電壓表與電感線圈并聯(lián)，其示數(shù)為線圈兩端的電壓UL，設燈泡兩端電壓 為UR，則電源電壓的有效值為UULUR，因URIR，故電流I減小時， UR減小.因電源電壓的有效值保持不變，故ULUUR增大，選項B正確. 123 2.(對容抗的理解)如圖8所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交流電源的兩 端，當交流電源的頻率增大時 A.電容器電容增大 B.電容器電容減小 C.燈變暗 D.燈變亮 圖8 答案解析 電容器的電容是由電容器本身的特性決定的，與外加的交流電源的頻率 無關，選項A、B錯誤. 當交流電源的頻率增大時，電容器充、放電的速度加快，電容器的容抗 減小，電流增大，燈變亮. 123 3.(電阻、感抗、容抗的對比)如圖9所示，三個燈泡相同，而且足夠耐壓， 電源內(nèi)阻忽略.單刀雙擲開關S接A時，三個燈亮度相同，那么S接B時 A.三個燈亮度相同 B.甲燈最亮，丙燈不亮 C.甲燈和乙燈亮度相同，丙燈不亮