高二物理人教版選修3-2課件：第5章第3節(jié)《電感和電容對(duì)交變電流的影響》

1、第第3 3節(jié)電感和電容對(duì)交變電流的影響節(jié)電感和電容對(duì)交變電流的影響交變電流試電筆為什么會(huì)發(fā)亮？ 為什么人站在絕緣物體上(例如桌、凳)，手接觸試電筆筆尾的金屬部分，筆尖接觸火線時(shí)氖管會(huì)發(fā)亮？ 有人這樣解釋：由于試電筆接觸的是交流電源，雖然人站在絕緣物體上，但人與地(面)之間形成了一個(gè)電容器，而且這個(gè)電容器的容量是比較大的，因此它對(duì)交流電的阻礙作用(即容抗)很小，相當(dāng)于短路也就是說(shuō)相當(dāng)于將試電筆的兩端金屬直接接在火線與地線之間，故試電筆中的氖管發(fā)亮 這種解釋是否正確？ 將試電筆的筆尖接觸220 V交流電的火線上，在電筆尾部的金屬部分和地線間串接一個(gè)電容器C.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)C20 pF時(shí)，試電筆氖

2、管的亮度很弱；只有當(dāng)C200 pF時(shí)，試電筆氖管的亮度才能與人站在絕緣物體上用試電筆去測(cè)火線的亮度相當(dāng)然而，人站在絕緣物體上與地面形成的電容器的電容C是遠(yuǎn)達(dá)不到20 pF的故上述解釋欠妥當(dāng). 較正確的解釋是：當(dāng)人站在離地面較高的絕緣物體上用試電筆試電時(shí)，人與地面間形成的電容容量極小，人與地面間的電阻值極大，故可以把人當(dāng)做孤立導(dǎo)體來(lái)處理(即：認(rèn)為人本身就是一個(gè)電容器)由于人與電源的火線間經(jīng)過(guò)試電筆而溝通，因此人與火線上的電勢(shì)始終應(yīng)該相同，當(dāng)火線的電勢(shì)升高或降低時(shí)，人體的電勢(shì)也會(huì)隨之升高或降低人體電勢(shì)的變化過(guò)程就是人體這個(gè)電容的充放電過(guò)程，伴隨著人體的充放電，就形成了通過(guò)試電筆的充放電電流，因此氖

3、管發(fā)亮1在直流電路中，當(dāng)電壓一定時(shí)，影響電流強(qiáng)弱的只是_但在交流電路中，_對(duì)交變電流也有阻礙作用，阻礙作用的大小用_來(lái)表示2線圈的_越大，交流電的_越高，電感對(duì)交流的阻礙作用就越大，也就是說(shuō)，線圈的_就越大3扼流圈分為兩種，一種是低頻扼流圈，可以用來(lái)_，另一種是高頻扼流圈，可以用來(lái)_1電阻電感感抗2自感系數(shù)頻率感抗3通直流，阻交流通低頻，通直流，阻高頻4當(dāng)電容器接到交流電源的兩端時(shí)，電容器兩極板交替進(jìn)行_，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交流“通過(guò)”了電容器5電容對(duì)交流阻礙作用的大小用_表示理論和實(shí)驗(yàn)都表明，電容器的_越大，交流的_越高，電容器對(duì)交流的阻礙作用就越小，也就是說(shuō)，電容器的_越小4充電和放

4、電5容抗電容頻率容抗一、電感對(duì)交變電流的阻礙作用1電感線圈對(duì)交變電流的作用：阻礙交變電流2電感線圈對(duì)交變電流的阻礙作用的本質(zhì)(1)交變電流通過(guò)線圈時(shí)，由于電流時(shí)刻都在變化，所以自感現(xiàn)象就不斷地發(fā)生，而自感電動(dòng)勢(shì)總是要阻礙電流變化的，這就是線圈的電感對(duì)交變電流的阻礙作用(2)電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小用感抗來(lái)表示，線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)就越大，對(duì)交變電流的阻礙作用越大，感抗就越大3電感線圈按匝數(shù)的不同，可分為兩種：(1)低頻扼流圈：通直流，阻交流(2)高頻扼流圈：通低頻，阻高頻 (2011年陜西西安)如圖所示電路中，A、B為兩相同的小燈泡，L為直流電阻為零的電

5、感線圈，下列說(shuō)法正確的是() A電源為穩(wěn)恒直流電源時(shí)，燈泡A、B亮度相同 B電源為穩(wěn)恒直流電源時(shí)，燈泡A比B亮度大 C電源為交流電源時(shí)，燈泡A、B亮度相同 D電源為交流電源時(shí)，燈泡A比B亮度大解析：當(dāng)電源為穩(wěn)恒直流電源時(shí)，電感線圈相當(dāng)于導(dǎo)線，則兩燈泡電壓相同，所以亮度相同當(dāng)電源為交流電源時(shí)，電感線圈對(duì)電流有阻礙作用，故燈泡A比燈泡B亮，并且交流電的頻率越高，燈泡的亮度相差越明顯答案：AD變式遷移變式遷移1.在如下圖所示的電路中，L為電感線圈，R為燈泡的電阻，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無(wú)限大，交流電源的電壓U220 sin 100t(V)若保持電源電壓有效值不變，只將電源頻率改為100 Hz，下

6、列說(shuō)法正確的有()A電流表示數(shù)增大B電壓表示數(shù)增大C燈泡變暗 D燈泡變亮當(dāng)電源頻率由原來(lái)的50 Hz增為100 Hz時(shí)，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(xiàng)A錯(cuò)誤燈泡的電阻R是一定的，電流減小時(shí)，實(shí)際消耗的電功率(PI2R)減小，燈泡變暗，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)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(shè)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(shí)，UR減小因電源電壓有效值保持不變故UL(UUR)增大，選項(xiàng)B正確 答案：BC二、電容對(duì)交變電流的阻礙作用1交變電流“通過(guò)”電容器的本質(zhì)把交流電源接到電容器兩個(gè)極板上后，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，電

7、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(dāng)電源電壓降低時(shí)，電容器放電，原來(lái)極板上聚集的電荷又放出，在電路中形成放電電流電容器交替進(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，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)交變電流的阻礙作用(1)容抗表示電容對(duì)交變電流阻礙作用的大小大小由電容器的電容和交變電流的頻率決定電容越大，交變電流的頻率越高，容抗越小(2)電容對(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 如下圖所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交流電源的兩端，

8、當(dāng)交流電源的頻率增加時(shí)() A電容器電容增加 B電容器電容減少 C電燈變暗 D電燈變亮 解析：電容器的電容是由電容器本身的特性所決定的，與外加的交流電源的頻率無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A和B是錯(cuò)誤的當(dāng)交流電源的頻率增加時(shí)，電容器充、放電的步伐加快，電容器的容抗減小，電流增大，電燈變亮，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確 答案：D變式遷移變式遷移 2下圖中甲、乙兩電路是電容器的兩種不同連接方式，它們各在什么情況下采用？應(yīng)該怎樣選用電容器？解析：交流電路中常包含有直流成分和交流成分，電容器在電路中有“通交流、隔直流”或“通高頻、阻低頻”的作用甲圖中的C1串聯(lián)在電路中，它的作用是“通交流、隔直流”，為了使交流成分都能順利地通過(guò)

9、，容抗必須較小，應(yīng)選用電容較大的電容器乙圖中的C2并聯(lián)在電路中，如果輸入端輸入的電流中包含有高頻和低頻兩種交流成分，該電容器的作用是“通高頻、阻低頻”，即對(duì)高頻電流起旁路作用，而讓需要的低頻信號(hào)輸入到下一級(jí)，一般取電容較小的電容器；如果輸入的電流是直流和交流兩種成分，該電容器的作用是濾去交流成分，把直流成分輸入到下一級(jí)，這時(shí)要選用電容較大的電容器另外，選用電容器還須注意它的耐壓值，以防被擊穿 1如下圖所示，平行板電容器與燈泡串聯(lián)，接在交流電源上，燈泡正常發(fā)光，則() A把電介質(zhì)插入電容器，燈泡一定變亮 B把電容器兩極板間距離增大，燈泡一定變亮 C把電容器兩極板間距離減小，燈泡一定變亮 D使交流電頻率增大，燈泡變暗基礎(chǔ)鞏固基礎(chǔ)鞏固解析：在電容器中插入電介質(zhì)，電容C增加，容抗減小電流增加，燈泡變亮；當(dāng)頻率增加時(shí)，容抗減小，燈泡也變亮；把電容器兩板間的距離增大，將使電容器C減小，容抗增加，燈泡將變暗答案：AC能力提升能力提升 7.如下圖所示，線圈的自感系數(shù)L和電容器的電容C都很小(如L1 mH，C200 pF)，此電路的重要作用是() A阻直流通交流，輸出交流 B阻交流通直流，輸出直流 C阻低頻通高頻，輸出高頻交流 D阻高頻通低頻，輸出低頻交流和直流解析：線圈的作用是：“通直流、阻直流，通