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

1、3電感和電容對交變電流的影響電感和電容對交變電流的影響讀一讀思一思辨一辨議一議一、電感器對交變電流的阻礙作用閱讀教材第3738頁“電感器對交變電流的阻礙作用”,知道電感線圈對交變電流有阻礙作用,知道有兩種扼流圈。1.直流電路中,影響電流強弱的是什么器件?交流電路中,影響電流強弱的是什么器件?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?答案:電感器對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、交變電流能夠通過電容器閱讀教材第3839頁“交變電流能夠通過電容器”,初步理解交變電流能通過電流器。1.直流能通過電容器嗎?交變電流能通過電容器嗎?答案:直流不能通過電容器。交變電流能通過電容器。2.怎樣理解交流通過了電容器?答案:電容器交替地進行充電和放電,電路中就有了電流,表現(xiàn)為交流通過了電容器。讀一讀思一思辨一辨議一議三、電容器對交變電流的阻礙作用閱讀教材第3940頁“電容器對交變電流的阻礙作用”,知道電容器對交變電流有阻礙作用,知道容抗與哪些因素有關。1.什么是容抗?答案:電容器對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?答案:電容器的

3、電容越大,交變電流的頻率越高,電容器對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)繞制線圈的導線電阻可以忽略時,線圈對交變電流沒有阻礙作用。 ()解析:電感器對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)直流能通過電容器。 ()解析:直流不能通過電容器。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)電氣設備和電子儀器的金屬外殼都應該接地。 ()解析:金屬外殼與機芯形成電容器,為了安全,金屬外殼都應該接地。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線圈時的自感電動勢引起的,自感系數(shù)越大,交變電流的頻率越高,自感電動勢越大,對電流的阻礙作用越大。(2)交變電流為什么能“通過”電容器?答案:把交流電源接到電容器兩個極板,電容器交替進行充電和放電,于是電路中就有了電流,好像是交變電流“通過”了電容器,但實際自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質。(3)電容器為什么會對交變電流有阻礙作用?

5、答案:對于在導線中形成電流的自由電子來說,當電源的電動勢推動它們向某一方向做定向運動時,電容器兩極板上積聚的電荷就阻礙它們向這個方向運動,這就產生了電容器對交變電流的阻礙作用。探究一探究二當堂檢測問題導引名師精講典例剖析電感對交變電流的阻礙作用電感對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,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?說明了什么?(2)乙圖中換用自感系數(shù)更大的線圈或調換頻率更高的交流電源,燈泡的亮度有何變化?說明了什么?探究一探究二當堂檢測問題導引名師精講典例剖析要點提示:(1)甲圖中燈泡比

6、乙圖中燈泡更亮,說明電感器對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,交變電流的頻率越高,線圈對交變電流的阻礙作用越大。探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測1.電感器對交變電流的阻礙作用的成因通過線圈的電流大小和方向變化,都會引起通過線圈的磁通量發(fā)生變化,從而產生感應電動勢,這種現(xiàn)象就是自感現(xiàn)象。根據楞次定律,自感電動勢所引起的感應電流總是要使它產生的磁場阻礙線圈內原有磁場的變化,所以自感電動勢對線圈中電流的變化有阻礙作用,這樣就形成了對交變電流的阻礙作用,電感對交變電流阻礙作用的大小就稱為感抗。2.感抗的

7、兩個決定因素決定感抗大小的因素有兩個: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,即線圈匝數(shù)、橫截面積、有無鐵芯等因素。探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測【例題1】 (多選)在如圖所示的電路中,L為電感線圈,D為燈泡,電流表的內阻為0,電壓表的內阻無限大,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題導引名師精講典例剖析當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析

8、當堂檢測歸納總結線圈對交變電流感抗的大小不僅與線圈自身(自感系數(shù))有關,還與交變電流的頻率有關。交變電流的頻率越大,感抗越大。探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測變式訓練變式訓練1 (多選)如圖所示實驗電路中,若直流電壓和交流電壓的有效值相等,S為雙刀雙擲開關,下面敘述正確的是()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,當交變電流頻率減小時,感抗變小,燈變亮,并且是有鐵芯時感抗更大,故鐵芯

9、抽出時燈變亮。答案:AC探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測電容器對交變電流的阻礙作用電容器對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,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,會發(fā)生什么現(xiàn)象?說明了什么?(3)在圖乙中,改變電容器的電容和電源頻率,燈泡亮度會有什么變化?說明了什么?探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測要點提示:(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、源接到電容器兩個極板上后,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,燈泡就亮了,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。(2)燈泡變得比乙中亮,說明電容器對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電容器對交變電流的阻礙作用有影響。探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測1.交變電流“通過”電容器的實質電容器交替進行充電和放電,電路中就有了電流,好像是交變電流“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。2.電容器對交變電流阻礙作用的實質當交變電流“通過”電容器時,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。探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測交流電路中的電感器中,電能與磁場能之間相互轉化,本身不消耗電能;交流電路中的電容器中,電能與電場能之間相互轉化,本身不消耗電能。探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測【例題2】(多選)圖甲、乙是電子技術中的常用電路,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。關于兩圖中負載電阻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題導引名師精講典例剖析當堂檢測解析:當交變電流加在電容器上時,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錯誤;乙圖中電容器通過交流高頻成分,阻礙交流低頻成分,R得到的是低頻成分,C正確,D錯誤。答案:AC探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測變式訓練變式訓練2(多選)如圖所示,接在交流電源上的燈泡正

13、常發(fā)光,以下說法正確的是()A.把電介質插入電容器,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正確;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:ACD當堂檢測探究一探究二1231.(多選)(產生感應電流的判斷)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B.交流成分只能從R通過C.通過R的既有直流成分又有交流成分D.通過L的直流成分比通過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R,而線圈對交流有阻礙作用,因此也有交流成分通過R,B錯,C正確。由于R對交流也有阻礙作用,所以也有交流成分通過L,A錯,因為導線的直流電阻很小,所以通過線圈的直流要比通過R的大,D正確。答案:CD探究一探究二123當堂檢測2.(產生感應電流的判斷)如圖所示,電路中有直流和交流成分的電流通過,為了盡量減少R2上的交流成分,應()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當堂檢測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