新高中物理 第二章 4 電感器對交變電流的作用 電容器對交變電流的作用課件 粵教版選修32.ppt

第二章 交變電流 目標定位 1 通過演示實驗了解電感器和電容器對交變電流的阻礙和導通作用 2 知道感抗和容抗的物理意義以及與哪些因素有關 3 能夠分析簡單電路中的電容器 電感器的作用 學案4電感器對交變電流的作用電容器對交變電流的作用 知識探究 自我檢測 一 電感器對交變電流的作用 問題設計 知識探究 如圖1所示 把帶鐵芯的線圈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1 1 對比兩種情況下燈泡的亮度有什么不同 說明了什么 答案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 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 答案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 要點提煉 1 感抗 對交變電流的阻礙作用的大小 2 影響感抗的因素 線圈的自感系數(shù) 交流電的頻率越 感抗越大 3 注意 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 電感器 越大 變化 高 4 扼流圈是利用 對交變電流的阻礙作用制成的電感線圈 1 高頻扼流圈高頻扼流圈的自感系數(shù)很小 只對高頻交變電流有較大的阻礙作用 對低頻交變電流的阻礙作用較小 對直流的阻礙作用更小 它具有 通 流 通 頻 阻 頻 的作用 2 低頻扼流圈低頻扼流圈的自感系數(shù)很大 既使交流電的頻率較低 它產(chǎn)生的感抗也很大 它具有 通 流 阻 流 的作用 電感器 直 低 高 直 交 二 電容器對交變電流的作用 問題設計 如圖2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2 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(zhì) 2 若把圖乙中的電容器去掉 變成圖丙所示電路 會發(fā)生什么現(xiàn)象 說明了什么 答案燈泡變得比乙中亮 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 電源頻率增大時 燈泡變亮 要點提煉 1 容抗 對交變電流的阻礙作用的大小 2 影響容抗的因素 電容器的電容越 交流電的頻率越 容抗越小 3 注意 電容器能通交變電流 并不是電荷真的穿過了電容器 4 隔直電容器在電路中的作用 通 流 隔 流 高頻旁路電容器在電路中的作用 通 頻 阻 頻 電容器 大 高 交 直 高 低 三 電阻 感抗 容抗的作用及區(qū)別 1 容抗的大小除了與電容自身的性質(zhì)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(zhì)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r無論對直流還是交流 阻礙作用相同 只取決于電阻本身 小 大 典例精析 一 對感抗的理解 例1如圖3所示實驗電路中 若直流電壓和交變電壓的有效值相等 s為雙刀雙擲開關 下面敘述正確的是 圖3 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 把電感線圈中的鐵芯抽出時燈變亮d s擲向c d 電源電壓不變 而使頻率減小時 燈變暗 解析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 并且是有鐵芯時感抗更大 故鐵芯抽出時燈變亮 答案ac 二 對容抗的理解 例2如圖4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(zhì)插入電容器 燈泡變暗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3 圖4 解析把電介質(zhì)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錯誤 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 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 答案cd 三 電阻 感抗 容抗的對比 例3如圖5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(wèi) 電容c串聯(lián) 然后再并聯(lián)到220v 50hz的交流電路上 三只燈泡亮度恰好相同 若保持交變電壓不變 將交變電流的頻率增大到60hz 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 圖5 解析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 答案d 四 電感器 電容器在電路中的應用 例4在收音機線路中 經(jīng)天線接收下來的電信號既有高頻成分 又有低頻成分 經(jīng)放大后送到下一級 需要把低頻成分和高頻成分分開 只讓低頻成分輸送到再下一級 可以采用如圖6所示電路 其中a b應選擇的元件是 圖6 a a是電容較大的電容器 b是低頻扼流圈b a是電容較大的電容器 b是高頻扼流圈c a是電容較小的電容器 b是低頻扼流圈d a是電容較小的電容器 b是高頻扼流圈解析電容器具有通高頻 阻低頻的作用 這樣的電容器電容應較小 所以a處放電容較小的電容器 電感線圈在該電路中要求起到通低頻 阻高頻的作用 b處接一個高頻扼流圈 d對 答案d 課堂要點小結(jié) 1 對感抗的理解 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 220sin 100 t v 若保持電壓的有效值不變 只將電源頻率改為100hz 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 1 2 3 自我檢測 圖7 1 2 3 解析由u 220sin 100 t v 可得電源原來的頻率f hz 50hz 當電源頻率由原來的50hz增為100hz時 線圈對交流電的感抗增大 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 p i2r 減小 燈泡變暗 選項c正確 d錯誤 1 2 3 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u ul ur 因ur ir 故電流i減小時 ur減小 因電源電壓的有效值保持不變 故ul u ur增大 選項b正確 答案bc 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 1 2 3 圖8 1 2 3 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 答案d 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 1 2 3 圖9 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