202X屆高中物理第五章交變電流5.3電感和電容對(duì)交變電流的影響課件新人教版選修3_2

1、3電感和電容對(duì)交變電流的影響電感和電容對(duì)交變電流的影響讀一讀思一思辨一辨議一議一、電感器對(duì)交變電流的阻礙作用閱讀教材第3738頁(yè)“電感器對(duì)交變電流的阻礙作用”,知道電感線圈對(duì)交變電流有阻礙作用,知道有兩種扼流圈。1.直流電路中,影響電流強(qiáng)弱的是什么器件?交流電路中,影響電流強(qiáng)弱的是什么器件?答案:電阻。電阻、電感器和電容器。2.什么是感抗?線圈的感抗與哪些因素有關(guān)?答案:電感器對(duì)交流的阻礙作用的大小用感抗表示。線圈的自感系數(shù)越大,交流的頻率越高,電感對(duì)交流的阻礙作用就越大,線圈的感抗就越大。3.扼流圈是利用什么原理制成的?扼流圈分為哪兩種?答案:電感對(duì)交流的阻礙作用。一是低頻扼流圈,二是高頻扼

2、流圈。讀一讀思一思辨一辨議一議二、交變電流能夠通過(guò)電容器閱讀教材第3839頁(yè)“交變電流能夠通過(guò)電容器”,初步理解交變電流能通過(guò)電流器。1.直流能通過(guò)電容器嗎?交變電流能通過(guò)電容器嗎?答案:直流不能通過(guò)電容器。交變電流能通過(guò)電容器。2.怎樣理解交流通過(guò)了電容器?答案:電容器交替地進(jìn)行充電和放電,電路中就有了電流,表現(xiàn)為交流通過(guò)了電容器。讀一讀思一思辨一辨議一議三、電容器對(duì)交變電流的阻礙作用閱讀教材第3940頁(yè)“電容器對(duì)交變電流的阻礙作用”,知道電容器對(duì)交變電流有阻礙作用,知道容抗與哪些因素有關(guān)。1.什么是容抗?答案:電容器對(duì)交變電流阻礙作用的大小用容抗表示。2.容抗與哪些因素有關(guān)?答案:電容器的

3、電容越大,交變電流的頻率越高,電容器對(duì)交變電流的阻礙作用越小,即電容器的容抗就越小。讀一讀思一思辨一辨議一議1.思考辨析。(1)繞制線圈的導(dǎo)線電阻可以忽略時(shí),線圈對(duì)交變電流沒(méi)有阻礙作用。 ()解析:電感器對(duì)交變電流有阻礙作用。答案:(2)交變電流的頻率越高,電感器對(duì)交變電流的阻礙作用越大。 ()解析:交變電流的頻率越高,線圈的感抗越大。答案:(3)高頻扼流圈可以“通高頻,阻低頻”。 ()解析:高頻扼流圈的作用是“通直流、通低頻、阻高頻”。答案:讀一讀思一思辨一辨議一議(4)直流能通過(guò)電容器。 ()解析:直流不能通過(guò)電容器。答案: (5)電容器的電容越大,容抗就越大。 ()解析:電容器的電容越大

4、,容抗就越小。答案:(6)電氣設(shè)備和電子儀器的金屬外殼都應(yīng)該接地。 ()解析:金屬外殼與機(jī)芯形成電容器,為了安全,金屬外殼都應(yīng)該接地。答案:讀一讀思一思辨一辨議一議2.探究討論。(1)電感器為什么對(duì)交變電流有阻礙作用?答案:電感器的阻礙作用是由交變電流通過(guò)線圈時(shí)的自感電動(dòng)勢(shì)引起的,自感系數(shù)越大,交變電流的頻率越高,自感電動(dòng)勢(shì)越大,對(duì)電流的阻礙作用越大。(2)交變電流為什么能“通過(guò)”電容器?答案:把交流電源接到電容器兩個(gè)極板,電容器交替進(jìn)行充電和放電,于是電路中就有了電流,好像是交變電流“通過(guò)”了電容器,但實(shí)際自由電荷并沒(méi)有通過(guò)電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)。(3)電容器為什么會(huì)對(duì)交變電流有阻礙作用?

5、答案:對(duì)于在導(dǎo)線中形成電流的自由電子來(lái)說(shuō),當(dāng)電源的電動(dòng)勢(shì)推動(dòng)它們向某一方向做定向運(yùn)動(dòng)時(shí),電容器兩極板上積聚的電荷就阻礙它們向這個(gè)方向運(yùn)動(dòng),這就產(chǎn)生了電容器對(duì)交變電流的阻礙作用。探究一探究二當(dāng)堂檢測(cè)問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析電感對(duì)交變電流的阻礙作用電感對(duì)交變電流的阻礙作用如圖所示,把帶鐵芯的線圈L與小燈泡串聯(lián)起來(lái),先把它們接到直流電源上,再把它們接到有效值等于直流電源電壓的交流電源上。 (1)兩種情況下燈泡的亮度有什么不同?說(shuō)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(shuō)明了什么?探究一探究二當(dāng)堂檢測(cè)問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析要點(diǎn)提示:(1)甲圖中燈泡比

6、乙圖中燈泡更亮,說(shuō)明電感器對(duì)交變電流有阻礙作用。(2)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(shuō)明線圈的自感系數(shù)越大,交變電流的頻率越高,線圈對(duì)交變電流的阻礙作用越大。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)1.電感器對(duì)交變電流的阻礙作用的成因通過(guò)線圈的電流大小和方向變化,都會(huì)引起通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這種現(xiàn)象就是自感現(xiàn)象。根據(jù)楞次定律,自感電動(dòng)勢(shì)所引起的感應(yīng)電流總是要使它產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙線圈內(nèi)原有磁場(chǎng)的變化,所以自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)線圈中電流的變化有阻礙作用,這樣就形成了對(duì)交變電流的阻礙作用,電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小就稱(chēng)為感抗。2.感抗的

7、兩個(gè)決定因素決定感抗大小的因素有兩個(gè):一是交變電流的頻率,二是自感系數(shù)L。L決定于線圈本身的性質(zhì),即線圈匝數(shù)、橫截面積、有無(wú)鐵芯等因素。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)【例題1】 (多選)在如圖所示的電路中,L為電感線圈,D為燈泡,電流表的內(nèi)阻為0,電壓表的內(nèi)阻無(wú)限大,交流電源的電壓為u=220 sin(100t) V。若保持電壓的有效值不變,只將電源的頻率改為100 Hz,下列說(shuō)法中正確的是()A.電流表的示數(shù)增大B.電壓表的示數(shù)增大C.燈泡變暗D.燈泡變亮探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析

8、當(dāng)堂檢測(cè)歸納總結(jié)線圈對(duì)交變電流感抗的大小不僅與線圈自身(自感系數(shù))有關(guān),還與交變電流的頻率有關(guān)。交變電流的頻率越大,感抗越大。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1 (多選)如圖所示實(shí)驗(yàn)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(kāi)關(guān),下面敘述正確的是()A.當(dāng)S擲向a、b時(shí)燈較亮,擲向c、d時(shí)燈較暗B.當(dāng)S擲向a、b時(shí)燈較暗,擲向c、d時(shí)燈較亮C.S擲向c、d,把電感線圈中的鐵芯抽出時(shí)燈變亮D.S擲向c、d,電源電壓不變,而使頻率減小時(shí),燈變暗解析:線圈對(duì)恒定電流無(wú)感抗,對(duì)交變電流有感抗,當(dāng)交變電流頻率減小時(shí),感抗變小,燈變亮,并且是有鐵芯時(shí)感抗更大,故鐵芯

9、抽出時(shí)燈變亮。答案:AC探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)電容器對(duì)交變電流的阻礙作用電容器對(duì)交變電流的阻礙作用如圖甲、乙所示,把燈泡和電容器串聯(lián)起來(lái),先把它們接到直流電源上,再把它們接到交流電源上。 (1)觀察燈泡的發(fā)光情況,并分析原因。(2)若把圖乙中的電容器去掉,變成圖丙所示電路,會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?說(shuō)明了什么?(3)在圖乙中,改變電容器的電容和電源頻率,燈泡亮度會(huì)有什么變化?說(shuō)明了什么?探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)要點(diǎn)提示:(1)甲圖中的燈泡不亮,乙圖中的燈泡亮。甲圖中的電源是直流電源,電容器在電路中是斷路,電路中沒(méi)有電流,燈泡不亮。乙圖中的電源是交流電源,把交流電

10、源接到電容器兩個(gè)極板上后,電容器交替進(jìn)行充電和放電,電路中就有了電流,好像是交流“通過(guò)”了電容器,燈泡就亮了,但實(shí)際上自由電荷并沒(méi)有通過(guò)電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)。(2)燈泡變得比乙中亮,說(shuō)明電容器對(duì)交變電流有阻礙作用。(3)電容變大,燈泡變亮;頻率變高,燈泡變亮。電容器的電容和交變電流的頻率都對(duì)電容器對(duì)交變電流的阻礙作用有影響。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)1.交變電流“通過(guò)”電容器的實(shí)質(zhì)電容器交替進(jìn)行充電和放電,電路中就有了電流,好像是交變電流“通過(guò)”了電容器,但實(shí)際上自由電荷并沒(méi)有通過(guò)電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)。2.電容器對(duì)交變電流阻礙作用的實(shí)質(zhì)當(dāng)交變電流“通過(guò)”電容器時(shí),給電

11、容器充電或放電,使電容器兩極板形成跟原電壓相反的電壓,阻礙電流,形成容抗。3.決定容抗的兩個(gè)因素交變電流的頻率和電容器的電容。4.電容器在電路中的作用電容較大的電容器有“隔直流,通交流”的作用。電容較小的電容器有“通高頻,阻低頻”的作用。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)交流電路中的電感器中,電能與磁場(chǎng)能之間相互轉(zhuǎn)化,本身不消耗電能;交流電路中的電容器中,電能與電場(chǎng)能之間相互轉(zhuǎn)化,本身不消耗電能。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)【例題2】(多選)圖甲、乙是電子技術(shù)中的常用電路,a、b是各部分電路的輸入端,其中輸入的交流高頻成分用

12、“”表示,交流低頻成分用“”表示,直流成分用“-”表示。關(guān)于兩圖中負(fù)載電阻R上得到的電流特征,下列判斷正確的是() A.圖甲中R得到的是交流成分B.圖甲中R得到的是直流成分C.圖乙中R得到的是低頻成分D.圖乙中R得到的是高頻成分探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)解析:當(dāng)交變電流加在電容器上時(shí),有“通交流、隔直流,通高頻、阻低頻”的特性,甲圖中電容器隔直流,R得到的是交流成分,A正確,B錯(cuò)誤;乙圖中電容器通過(guò)交流高頻成分,阻礙交流低頻成分,R得到的是低頻成分,C正確,D錯(cuò)誤。答案:AC探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2(多選)如圖所示,接在交流電源上的燈泡正

13、常發(fā)光,以下說(shuō)法正確的是()A.把電介質(zhì)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(duì)面積,燈泡變暗D.使交變電流頻率減小,燈泡變暗解析:把電介質(zhì)插入電容器,電容變大,容抗變小,電容器對(duì)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(duì)交變電流阻礙作用變大,所以燈泡變暗,故B錯(cuò)誤;減小電容器兩極板間的正對(duì)面積,電容變小,燈泡變暗,故C正確;使交變電流頻率減小,電容器對(duì)交變電流阻礙作用變大,燈泡變暗,故D正確。答案:ACD當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二1231.(多選)(產(chǎn)生感應(yīng)電流的判斷)如圖所示,輸入端a、b的輸入電壓既有

14、直流成分,又有交流成分,以下說(shuō)法中正確的是(L的直流電阻不為零且小于R)()A.直流成分只能從L通過(guò)B.交流成分只能從R通過(guò)C.通過(guò)R的既有直流成分又有交流成分D.通過(guò)L的直流成分比通過(guò)R的直流成分必定要大解析:由于線圈直流電阻不為零,所以有直流通過(guò)R,而線圈對(duì)交流有阻礙作用,因此也有交流成分通過(guò)R,B錯(cuò),C正確。由于R對(duì)交流也有阻礙作用,所以也有交流成分通過(guò)L,A錯(cuò),因?yàn)閷?dǎo)線的直流電阻很小,所以通過(guò)線圈的直流要比通過(guò)R的大,D正確。答案:CD探究一探究二123當(dāng)堂檢測(cè)2.(產(chǎn)生感應(yīng)電流的判斷)如圖所示,電路中有直流和交流成分的電流通過(guò),為了盡量減少R2上的交流成分,應(yīng)()A.選用自感系數(shù)較大的線圈和電容較小的電容器B.選用自感系數(shù)較小的線圈和電容較大的電容器C.選用自感系數(shù)較小的線圈和電容較小的電容器D.選用自感系數(shù)較大的線圈和電容較大的電容器答案:D探究一探究二123當(dāng)堂檢測(cè)3.(電阻、電感與電容的綜合題)如圖所示,電路中完全相同的三只