物理　交流電路中的電容和電感魯科選修學(xué)習(xí)教案

1、物理物理(wl)交流電路中的電容和電感魯交流電路中的電容和電感魯科選修科選修第一頁，共28頁。課標(biāo)定位課標(biāo)定位(dngwi)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)(mbio)：1.了解電容器在電路中起隔斷直了解電容器在電路中起隔斷直流、導(dǎo)通交變電流的作用，定性了解電容器對交變電流、導(dǎo)通交變電流的作用，定性了解電容器對交變電流有阻礙作用，知道影響容抗大小的因素流有阻礙作用，知道影響容抗大小的因素2了解電感器在電路中對直流有導(dǎo)通作用，能通過了解電感器在電路中對直流有導(dǎo)通作用，能通過交變電流，定性了解電感對交流有阻礙作用，知道影交變電流，定性了解電感對交流有阻礙作用，知道影響感抗大小的因素響感抗大小的因素重點難點：電容、

2、電感對交流電的影響重點難點：電容、電感對交流電的影響第第1頁頁/共共29頁頁第二頁，共28頁。核心要點核心要點(yodin)(yodin)突破突破課堂課堂(ktng)(ktng)互動講練互動講練知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練(xnlin)(xnlin)第第3 3節(jié)節(jié)課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案第第2頁頁/共共29頁頁第三頁，共28頁。課前自主課前自主(zzh)(zzh)學(xué)案學(xué)案一、電容、電感一、電容、電感(din n)對直流和交流的影響對直流和交流的影響1實驗電路實驗電路圖圖331第第3頁頁/共共29頁頁第四頁，共28頁。2實驗實驗(shyn)現(xiàn)象現(xiàn)象第第4頁頁/共共29頁頁第五頁，共28頁。3實驗結(jié)論

3、實驗結(jié)論(1)電阻器對直流和交流電路的影響是電阻器對直流和交流電路的影響是_(2)電容器電容器_讓直流電通過讓直流電通過(tnggu)卻能讓卻能讓交流電通過交流電通過(tnggu)，但對交流電有一定的，但對交流電有一定的_(3)電感器既能讓直流電通過電感器既能讓直流電通過(tnggu)也能讓交也能讓交流電通過流電通過(tnggu)，但對交流電有一定的，但對交流電有一定的_相同相同( x i n tn)的的不能不能阻礙阻礙(z i)作作用用阻礙作用阻礙作用第第5頁頁/共共29頁頁第六頁，共28頁。思考感悟思考感悟電容器電容器“通交流通交流”的演示中，電流真的的演示中，電流真的(zhn de)流過

4、電容器了嗎？流過電容器了嗎？提示：沒有，電容器在交變電壓作用下反復(fù)進(jìn)行提示：沒有，電容器在交變電壓作用下反復(fù)進(jìn)行充電、放電、反向充電、反向放電，電路中有持充電、放電、反向充電、反向放電，電路中有持續(xù)的交變電流，好像電流通過了電容器續(xù)的交變電流，好像電流通過了電容器第第6頁頁/共共29頁頁第七頁，共28頁。二、電容器的容抗、感抗及其應(yīng)用二、電容器的容抗、感抗及其應(yīng)用(yngyng)1容抗、感抗的比較容抗、感抗的比較第第7頁頁/共共29頁頁第八頁，共28頁。2.電容器、電感器的分類電容器、電感器的分類按對交變電流的作用按對交變電流的作用(zuyng)電容器分為隔電容器分為隔直電容器、直電容器、_；

5、扼流圈分為低；扼流圈分為低頻扼流圈、頻扼流圈、_高頻高頻(o pn)旁旁路電容器路電容器高頻高頻(o pn)扼扼流圈流圈第第8頁頁/共共29頁頁第九頁，共28頁。核心核心(hxn)(hxn)要點突破要點突破一、電感、電容對交變電流作用的成因分析一、電感、電容對交變電流作用的成因分析1電感對交變電流的阻礙作用電感對交變電流的阻礙作用交變電流通過線圈時，由于電流時刻在變化，線交變電流通過線圈時，由于電流時刻在變化，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，自感電動勢阻礙電流的變?nèi)χ挟a(chǎn)生自感電動勢，自感電動勢阻礙電流的變化，就形成了對交變電流的阻礙作用，因此，感化，就形成了對交變電流的阻礙作用，因此，感抗的實質(zhì)是由線圈

6、的自感現(xiàn)象引起的直流電通抗的實質(zhì)是由線圈的自感現(xiàn)象引起的直流電通過線圈時，電流的大小過線圈時，電流的大小(dxio)、方向都不變，、方向都不變，線圈中不產(chǎn)生自感電動勢，也就沒有感抗線圈中不產(chǎn)生自感電動勢，也就沒有感抗第第9頁頁/共共29頁頁第十頁，共28頁。2交變交變(jio bin)電流能夠電流能夠“通過通過”電容器電容器當(dāng)電容器接到交流電源上時，由于兩極板間的電壓當(dāng)電容器接到交流電源上時，由于兩極板間的電壓變化，電壓升高時，電容器極板上的電荷量增加，變化，電壓升高時，電容器極板上的電荷量增加，形成充電電流，電壓降低時，電容器極板上的電荷形成充電電流，電壓降低時，電容器極板上的電荷量減少，形

7、成放電電流，充放電交替進(jìn)行，電路中量減少，形成放電電流，充放電交替進(jìn)行，電路中就好像交變就好像交變(jio bin)電流電流“通過通過”了電容器，實際上，了電容器，實際上，自由電荷并沒有通過兩極板間的絕緣介質(zhì)自由電荷并沒有通過兩極板間的絕緣介質(zhì)第第10頁頁/共共29頁頁第十一頁，共28頁。3電容對交變電流的阻礙作用電容對交變電流的阻礙作用當(dāng)交變電流當(dāng)交變電流“通過通過”電容器時，給電容器充電或放電，電容器時，給電容器充電或放電，形成充電或放電電流，在形成電流的過程中，對自形成充電或放電電流，在形成電流的過程中，對自由電荷來說，當(dāng)電源的電壓推動它們向某一方向由電荷來說，當(dāng)電源的電壓推動它們向某一

8、方向(fngxing)做定向移動的時候，電容器兩極板上積做定向移動的時候，電容器兩極板上積累的電荷卻反抗它們向這個方向累的電荷卻反抗它們向這個方向(fngxing)做定向做定向移動，也就是說在給電容器充電或放電過程中，在移動，也就是說在給電容器充電或放電過程中，在電容器兩極形成跟原電壓相反的電壓，這就對電流電容器兩極形成跟原電壓相反的電壓，這就對電流產(chǎn)生了阻礙作用產(chǎn)生了阻礙作用第第11頁頁/共共29頁頁第十二頁，共28頁。即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破即時突破(tp)，小試牛刀，小試牛刀)1直流電源的電壓與交流電源電壓的有效值相同，直流電源的電壓與交流電源電壓的有效值相同，自感線圈的直流電阻不計，

9、則燈泡發(fā)光最亮的圖是自感線圈的直流電阻不計，則燈泡發(fā)光最亮的圖是()圖圖332第第12頁頁/共共29頁頁第十三頁，共28頁。解析：選解析：選D.電容電容C、電感、電感L都對交流電有阻礙都對交流電有阻礙(z i)作用，故作用，故A、B兩圖中燈不是最亮的；兩圖中燈不是最亮的；C圖中燈圖中燈被短路，不亮；被短路，不亮；D圖中電容圖中電容C有隔直流作用所以有隔直流作用所以D中燈泡最亮中燈泡最亮第第13頁頁/共共29頁頁第十四頁，共28頁。二、電阻、感抗、容抗二、電阻、感抗、容抗(rn kn)的區(qū)別的區(qū)別電阻電阻感抗感抗容抗容抗產(chǎn)生的產(chǎn)生的原因原因定向移動的自由定向移動的自由電荷與不動的離電荷與不動的離

10、子間的碰撞子間的碰撞由于電感線圈的自由于電感線圈的自感現(xiàn)象阻礙電流的感現(xiàn)象阻礙電流的變化變化電容器兩極板上積電容器兩極板上積累的電荷對這個方累的電荷對這個方向定向移動的電荷向定向移動的電荷的反抗作用的反抗作用在電路在電路中的特中的特點點對直流、交流均對直流、交流均有阻礙作用有阻礙作用只對變化的電流只對變化的電流(如交流如交流)有阻礙作有阻礙作用用不能通直流，只能不能通直流，只能通變化的電流通變化的電流決定因決定因素素由導(dǎo)體本身由導(dǎo)體本身(長短、長短、粗細(xì)、材料粗細(xì)、材料)決定，決定，與溫度有關(guān)與溫度有關(guān)由線圈的自感系數(shù)由線圈的自感系數(shù)和交流電的頻率決和交流電的頻率決定定(成正比成正比)由電容的

11、大小和交由電容的大小和交流電的頻率決定流電的頻率決定(成成反比反比)電能的電能的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)化與做功做功電流通過電阻做電流通過電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能電能和磁場能往復(fù)電能和磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化電能與電場能往復(fù)電能與電場能往復(fù)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化第第14頁頁/共共29頁頁第十五頁，共28頁。即時應(yīng)用即時應(yīng)用(yngyng)(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2如圖如圖333所示，當(dāng)交流電源的電壓有效值所示，當(dāng)交流電源的電壓有效值是是220 V，頻率為，頻率為50 Hz時，三盞電燈的亮度相同，時，三盞電燈的亮度相同，當(dāng)電源電壓不變，只將交流電源的頻率改變?yōu)楫?dāng)電源電壓不變，只將交流電源的頻率改變

12、為100 Hz時，則各燈亮度變化情況為：時，則各燈亮度變化情況為：a燈燈_，b燈燈_，c燈燈_(填填“變亮變亮”、“變暗變暗”或或“不變不變”)圖圖333第第15頁頁/共共29頁頁第十六頁，共28頁。解析：頻率變大，電容器容抗減小，又因電源電解析：頻率變大，電容器容抗減小，又因電源電壓不變，故壓不變，故a燈變亮；頻率變大，電感線圈的感燈變亮；頻率變大，電感線圈的感抗變大，又電源電壓不變，故抗變大，又電源電壓不變，故b燈變暗；頻率的燈變暗；頻率的變化變化(binhu)對電阻無影響，故對電阻無影響，故c燈亮度不燈亮度不變電源電壓不變指電壓有效值不變，當(dāng)頻率變變電源電壓不變指電壓有效值不變，當(dāng)頻率變

13、大時，容抗變小，感抗變大，電阻阻值不變大時，容抗變小，感抗變大，電阻阻值不變答案：變亮變暗不變答案：變亮變暗不變第第16頁頁/共共29頁頁第十七頁，共28頁。課堂課堂(ktng)(ktng)互動講練互動講練電容器對交流電的影響電容器對交流電的影響 如圖如圖334所示的電路中，正弦交流電源電所示的電路中，正弦交流電源電壓的有效值為壓的有效值為220 V，則關(guān)于交流電壓表的示數(shù)，以，則關(guān)于交流電壓表的示數(shù)，以下下(yxi)說法中正確的是說法中正確的是()A等于等于220 VB大于大于220 VC小于小于220 VD等于零等于零圖圖334第第17頁頁/共共29頁頁第十八頁，共28頁。【精講精析】雖然

14、【精講精析】雖然(surn)交變電流通過電容器，交變電流通過電容器，但也受到阻礙作用，電容器與電阻串聯(lián)，根據(jù)分壓但也受到阻礙作用，電容器與電阻串聯(lián)，根據(jù)分壓原理可知電阻兩端的電壓小于電源電壓，電壓表測原理可知電阻兩端的電壓小于電源電壓，電壓表測的是電阻兩端的電壓，的是電阻兩端的電壓，C正確正確【答案】【答案】C【方法總結(jié)】充、放電頻率越高，電流越容易通【方法總結(jié)】充、放電頻率越高，電流越容易通過電容器，即交變電流的頻率越高，越容易通過電過電容器，即交變電流的頻率越高，越容易通過電容器電容越大，交流電頻率越高，容抗越小容器電容越大，交流電頻率越高，容抗越小第第18頁頁/共共29頁頁第十九頁，共2

15、8頁。電感對交變電流的影響電感對交變電流的影響 交變交變(jio bin)電流通過一段長直導(dǎo)線時，電流通過一段長直導(dǎo)線時，電流為電流為I，如果把這根長直導(dǎo)線繞成線圈，再，如果把這根長直導(dǎo)線繞成線圈，再接入原電路，通過線圈的電流為接入原電路，通過線圈的電流為I，則，則()AIIBIICII D無法比較無法比較第第19頁頁/共共29頁頁第二十頁，共28頁?！揪v精析】長直導(dǎo)線的自感系數(shù)很小，感【精講精析】長直導(dǎo)線的自感系數(shù)很小，感抗可忽略不計，其對交變電流抗可忽略不計，其對交變電流(dinli)的阻礙的阻礙作用可以看做是純電阻，流經(jīng)它的交變電流作用可以看做是純電阻，流經(jīng)它的交變電流(dinli)只

16、受到導(dǎo)線電阻的阻礙作用當(dāng)導(dǎo)線只受到導(dǎo)線電阻的阻礙作用當(dāng)導(dǎo)線繞成線圈后，電阻值未變，但自感系數(shù)增大，繞成線圈后，電阻值未變，但自感系數(shù)增大，對交變電流對交變電流(dinli)的阻礙作用不但有電阻，的阻礙作用不但有電阻，而且有感抗，阻礙作用增大，電流而且有感抗，阻礙作用增大，電流(dinli)減減小故應(yīng)選小故應(yīng)選B.【答案】【答案】B【方法總結(jié)】本題主要考查電感對交變電流【方法總結(jié)】本題主要考查電感對交變電流(dinli)的阻礙作用，自感系數(shù)越大、交變電的阻礙作用，自感系數(shù)越大、交變電流流(dinli)的頻率越高，感抗就越大，電感器的頻率越高，感抗就越大，電感器對交流的阻礙作用也就越大對交流的阻礙

17、作用也就越大第第20頁頁/共共29頁頁第二十一頁，共28頁。電容電感在交流電路中的應(yīng)用電容電感在交流電路中的應(yīng)用 在圖在圖335所示電路中，所示電路中，a、b兩端連接的交流兩端連接的交流電源既含有高頻交流，又含低頻電源既含有高頻交流，又含低頻(dpn)交流；交流；L是一是一個個25 mH的高頻扼流圈，的高頻扼流圈，C是一個是一個100 pF的電容器，的電容器，R是負(fù)載電阻下列說法中不正確的是是負(fù)載電阻下列說法中不正確的是()圖圖335第第21頁頁/共共29頁頁第二十二頁，共28頁。AL的作用是的作用是“通低頻，阻高頻通低頻，阻高頻(o pn)”BC的作用是的作用是“通交流，隔直流通交流，隔直流

18、”CC的作用是的作用是“通高頻通高頻(o pn)，阻低頻，阻低頻”D通過通過R的電流中，低頻交流所占的百分比的電流中，低頻交流所占的百分比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高頻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高頻(o pn)交流所占的百分比交流所占的百分比【思路點撥】根據(jù)電容器，電感器對交變【思路點撥】根據(jù)電容器，電感器對交變電流影響的特點分析電流影響的特點分析第第22頁頁/共共29頁頁第二十三頁，共28頁?！咀灾鹘獯稹俊咀灾鹘獯稹縇是一個自感系數(shù)是一個自感系數(shù)(z n x sh)很小的高頻扼流圈，其作用是很小的高頻扼流圈，其作用是“通低頻，阻高通低頻，阻高頻頻”，選項，選項A正確正確C是一個電容很小的電容器，在題圖電路中，對是一個電容很小的

19、電容器，在題圖電路中，對高頻交流的容抗遠(yuǎn)小于對低頻交流的容抗，其高頻交流的容抗遠(yuǎn)小于對低頻交流的容抗，其作用是作用是“通高頻，阻低頻通高頻，阻低頻”，選項，選項C正確；因電路正確；因電路中無直流電流，選項中無直流電流，選項B錯誤錯誤由于由于L對高頻交流的阻礙作用和對高頻交流的阻礙作用和C對高頻交流的對高頻交流的旁路作用，使得通過旁路作用，使得通過R的電流中，低頻交流所占的電流中，低頻交流所占的百分比遠(yuǎn)大于高頻交流所占的百分比，選項的百分比遠(yuǎn)大于高頻交流所占的百分比，選項D正確正確【答案】【答案】B第第23頁頁/共共29頁頁第二十四頁，共28頁。變式訓(xùn)練如圖變式訓(xùn)練如圖336所示，甲、乙是規(guī)格相所示，甲、乙是規(guī)格相同的燈泡，接線柱同的燈泡，接線柱a、b接電壓為接電壓為U的直流電源時，的直流電源時，無論電源的正極與哪一個接線柱相連無論電源的正極與哪一個接線柱相連(xin lin)，甲燈均能正常發(fā)光，乙燈完全不亮當(dāng)甲燈均能正常發(fā)光，乙燈完全不亮當(dāng)a、b接接電壓的有效值為電壓的有效值為U的交流電源時，甲燈發(fā)出微弱的交流電源時，甲燈發(fā)出微弱的光，乙燈能正常發(fā)光，則下列判斷正