高中物理 3.3　交流電路中的電容和電感 課件 魯科選修32

1、2021/8/11 星期三1第3節(jié)交流電路中的電容和電感2021/8/11 星期三2課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.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(duì)交變電流有阻礙作用，知道影響容抗大小的因素2了解電感器在電路中對(duì)直流有導(dǎo)通作用，能通過交變電流，定性了解電感對(duì)交流有阻礙作用，知道影響感抗大小的因素重點(diǎn)難點(diǎn)：電容、電感對(duì)交流電的影響2021/8/11 星期三3核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第3節(jié)課前自主學(xué)案2021/8/11 星期三4課前自主學(xué)案一、電容、電感對(duì)直流和交流的影響1實(shí)驗(yàn)電路圖3312021/8/11 星期三52實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象2021/8/11 星期三63實(shí)驗(yàn)結(jié)

2、論(1)電阻器對(duì)直流和交流電路的影響是_(2)電容器_讓直流電通過卻能讓交流電通過，但對(duì)交流電有一定的_(3)電感器既能讓直流電通過也能讓交流電通過，但對(duì)交流電有一定的_相同的不能阻礙作用阻礙作用2021/8/11 星期三7思考感悟電容器“通交流”的演示中，電流真的流過電容器了嗎？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2021/8/11 星期三8二、電容器的容抗、感抗及其應(yīng)用1容抗、感抗的比較2021/8/11 星期三92.電容器、電感器的分類按對(duì)交變電流的作用電容器分為隔直電容器、_；扼流圈分為低頻扼流圈、_高頻

3、旁路電容器高頻扼流圈2021/8/11 星期三10核心要點(diǎn)突破一、電感、電容對(duì)交變電流作用的成因分析1電感對(duì)交變電流的阻礙作用交變電流通過線圈時(shí)，由于電流時(shí)刻在變化，線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化，就形成了對(duì)交變電流的阻礙作用，因此，感抗的實(shí)質(zhì)是由線圈的自感現(xiàn)象引起的直流電通過線圈時(shí)，電流的大小、方向都不變，線圈中不產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，也就沒有感抗2021/8/11 星期三112交變電流能夠“通過”電容器當(dāng)電容器接到交流電源上時(shí)，由于兩極板間的電壓變化，電壓升高時(shí)，電容器極板上的電荷量增加，形成充電電流，電壓降低時(shí)，電容器極板上的電荷量減少，形成放電電流，充放電交替進(jìn)行，電路中就好

4、像交變電流“通過”了電容器，實(shí)際上，自由電荷并沒有通過兩極板間的絕緣介質(zhì)2021/8/11 星期三123電容對(duì)交變電流的阻礙作用當(dāng)交變電流“通過”電容器時(shí)，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(duì)自由電荷來說，當(dāng)電源的電壓推動(dòng)它們向某一方向做定向移動(dòng)的時(shí)候，電容器兩極板上積累的電荷卻反抗它們向這個(gè)方向做定向移動(dòng)，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(duì)電流產(chǎn)生了阻礙作用2021/8/11 星期三13即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，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，自感線圈的直流電阻不計(jì)，則燈泡發(fā)光最亮的圖是()圖3322021

5、/8/11 星期三14解析：選D.電容C、電感L都對(duì)交流電有阻礙作用，故A、B兩圖中燈不是最亮的；C圖中燈被短路，不亮；D圖中電容C有隔直流作用所以D中燈泡最亮2021/8/11 星期三15二、電阻、感抗、容抗的區(qū)別電阻感抗容抗產(chǎn)生的原因定向移動(dòng)的自由電荷與不動(dòng)的離子間的碰撞由于電感線圈的自感現(xiàn)象阻礙電流的變化電容器兩極板上積累的電荷對(duì)這個(gè)方向定向移動(dòng)的電荷的反抗作用在電路中的特點(diǎn)對(duì)直流、交流均有阻礙作用只對(duì)變化的電流(如交流)有阻礙作用不能通直流，只能通變化的電流決定因素由導(dǎo)體本身(長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料)決定，與溫度有關(guān)由線圈的自感系數(shù)和交流電的頻率決定(成正比)由電容的大小和交流電的頻率決定(

6、成反比)電能的轉(zhuǎn)化與做功電流通過電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化2021/8/11 星期三16即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2如圖333所示，當(dāng)交流電源的電壓有效值是220 V，頻率為50 Hz時(shí)，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)?00 Hz時(shí)，則各燈亮度變化情況為：a燈_，b燈_，c燈_(填“變亮”、“變暗”或“不變”)圖3332021/8/11 星期三17解析：頻率變大，電容器容抗減小，又因電源電壓不變，故a燈變亮；頻率變大，電感線圈的感抗變大，又電源電壓不變，故b燈變暗；頻率的變化對(duì)電阻無影響，故c燈亮度不變電源電壓不變指電壓有

7、效值不變，當(dāng)頻率變大時(shí)，容抗變小，感抗變大，電阻阻值不變答案：變亮變暗不變2021/8/11 星期三18課堂互動(dòng)講練類型一電容器對(duì)交流電的影響 如圖334所示的電路中，正弦交流電源電壓的有效值為220 V，則關(guān)于交流電壓表的示數(shù)，以下說法中正確的是()A等于220 VB大于220 VC小于220 VD等于零例1圖3342021/8/11 星期三19【精講精析】雖然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)分壓原理可知電阻兩端的電壓小于電源電壓，電壓表測(cè)的是電阻兩端的電壓，C正確【答案】C【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，越容易通過電容器

8、電容越大，交流電頻率越高，容抗越小2021/8/11 星期三20類型二電感對(duì)交變電流的影響例2 交變電流通過一段長(zhǎng)直導(dǎo)線時(shí)，電流為I，如果把這根長(zhǎng)直導(dǎo)線繞成線圈，再接入原電路，通過線圈的電流為I，則()AIIBIICII D無法比較2021/8/11 星期三21【精講精析】長(zhǎng)直導(dǎo)線的自感系數(shù)很小，感抗可忽略不計(jì)，其對(duì)交變電流的阻礙作用可以看做是純電阻，流經(jīng)它的交變電流只受到導(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，對(duì)交變電流的阻礙作用不但有電阻，而且有感抗，阻礙作用增大，電流減小故應(yīng)選B.【答案】B【方法總結(jié)】本題主要考查電感對(duì)交變電流的阻礙作用，自感系數(shù)越大、交變電流的

9、頻率越高，感抗就越大，電感器對(duì)交流的阻礙作用也就越大2021/8/11 星期三22類型三電容電感在交流電路中的應(yīng)用例3 在圖335所示電路中，a、b兩端連接的交流電源既含有高頻交流，又含低頻交流；L是一個(gè)25 mH的高頻扼流圈，C是一個(gè)100 pF的電容器，R是負(fù)載電阻下列說法中不正確的是()圖3352021/8/11 星期三23AL的作用是“通低頻，阻高頻”BC的作用是“通交流，隔直流”CC的作用是“通高頻，阻低頻”D通過R的電流中，低頻交流所占的百分比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高頻交流所占的百分比【思路點(diǎn)撥】根據(jù)電容器，電感器對(duì)交變電流影響的特點(diǎn)分析2021/8/11 星期三24【自主解答】L是一個(gè)自感系數(shù)

10、很小的高頻扼流圈，其作用是“通低頻，阻高頻”，選項(xiàng)A正確C是一個(gè)電容很小的電容器，在題圖電路中，對(duì)高頻交流的容抗遠(yuǎn)小于對(duì)低頻交流的容抗，其作用是“通高頻，阻低頻”，選項(xiàng)C正確；因電路中無直流電流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤由于L對(duì)高頻交流的阻礙作用和C對(duì)高頻交流的旁路作用，使得通過R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(xiàng)D正確【答案】B2021/8/11 星期三25變式訓(xùn)練如圖336所示，甲、乙是規(guī)格相同的燈泡，接線柱a、b接電壓為U的直流電源時(shí)，無論電源的正極與哪一個(gè)接線柱相連，甲燈均能正常發(fā)光，乙燈完全不亮當(dāng)a、b接電壓的有效值為U的交流電源時(shí)，甲燈發(fā)出微弱的光，乙燈能正常發(fā)光，則下列判斷正確的是()圖3362021/8/11 星期三26A與甲燈串聯(lián)的元件x是電容器，與乙燈串聯(lián)的元件y是電感線圈B與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器C與甲燈串聯(lián)的元件x是二極管，與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器D與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件y是二極管2021/8/11 星期三27解析：選B.由a、b接直流時(shí)的現(xiàn)象可知，元件x