高二物理人教版選修3-2課件：第五章 4 電感和電容對交變電流的影響

1、第五章交變電流學案4電感和電容對交變電流的影響目標定位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(guān).3.能夠分析簡單電路中的電容器、電感器的作用.知識探究自我檢測一、電感器對交變電流的阻礙作用 問題設計如圖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.知識探究圖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

2、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)越 ，交流的頻率越 ，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(guān).電感器大高變化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

3、 頻”的作用.(2)低頻扼流圈低頻扼流圈的自感系數(shù)很大，即使交流的頻率較低，它產(chǎn)生的感抗也很大.它具有“通 流，阻 流”的作用.電感直低高直交二、電容器對交變電流的阻礙作用 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

4、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；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.電容器在電路中的作用：通 流，阻 流，通 頻，阻 頻. 電容器大高交直高低三、電阻、感抗、容抗的對比1.容抗的大小除了與電容自身的性質(zhì)有關(guān)

5、，還與交變電流的頻率有關(guān).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(guān)外，還與交變電流的頻率有關(guān)，頻率越高，感抗越 (填“大”或“小”).3.電阻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(guān)，下面敘述正確的是()圖3A.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

6、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

7、對交變電流阻礙作用變大，燈泡變暗，故D正確.答案ACD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、電容C串聯(lián)，然后再并聯(lián)到220 V、50 Hz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60 Hz，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

8、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 ()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是高頻扼流圈圖6解析電容器具有通高頻、阻低頻的作用，這樣的電容器電容較小，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

9、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u220 sin (100t) V.若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100 Hz，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.燈泡變亮自我檢測圖7燈泡的電阻值R是一定的，電流減小時，實際消耗的電功率(PI2R)減小，燈泡變暗，選項C正確，D錯誤；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，UR減小.因電源電壓的有效值保持不變，故ULUUR增大，選項B正確.答案BC2.(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.燈變亮圖8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(guān)，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D3.(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(guān)S接A時，三個燈亮度相同，那么S接B時()A.三個燈亮度相同B.甲燈最亮，丙燈不亮C.甲燈和乙燈亮度相同，丙燈不