物理選修人教新課標(biāo)電感和電容對交變電流的影響課件

1、第五章交變電流第五章交變電流第三節(jié)電感和電容對交變電流的影響第三節(jié)電感和電容對交變電流的影響 1知道影響感抗的因素，知道低頻扼流圈和高頻扼流圈對電流的作用 2知道影響容抗的因素，知道電容器對交變電流的阻礙作用 3理解電容、電感對交變電流的作用并能解決相關(guān)問題(重點難點) 一、電感對交變電流的阻礙作用 1實驗探究 取直流電源的電壓與 交流電電壓的_ 相等 有效值有效值 2感抗 (1)物理意義 表示電感對阻礙作用的大小 (2)影響感抗大小的因素 線圈的 越大，交流的 越高，感抗越大交變電流交變電流自感系數(shù)自感系數(shù)頻率頻率 3扼流圈類型區(qū) 別低頻扼流圈高頻扼流圈自感系數(shù)較大較小感抗大小較大較小作用通

2、 、阻_通 、通直流，阻_直流直流交流交流低頻低頻高頻高頻 為什么交變電流的頻率越高，電感器對交流電的阻礙作用就越大？ 提示：交變電流通過線圈時，電流時刻在變化；由于線圈的自感作用，必然產(chǎn)生感應(yīng)電動勢阻礙電流的變化并且阻礙的感抗XL2fL，L為線圈的自感系數(shù)，f為交流電的頻率，從式中可以看出：交變電流頻率越高，線圈自感系數(shù)越大，感抗就越大，所以電感器對交變電流的阻礙作用也就越大 二、交變電流能夠通過電容器 1實驗電路(如圖) 2實驗現(xiàn)象 電路中串有電容器時，接通 電源，燈泡不亮；接通電源，燈泡亮 3實驗結(jié)論 電流能夠通過電容器，不能通過電容器直流直流交流交流交流交流直流直流 三、電容器對交變電

3、流的阻礙作用 1容抗：表示電容對 阻礙作用的大小 2影響容抗大小的因素：電容器的電容 ，交流的頻率 ，容抗越小 3應(yīng)用：電容器具有“隔直流，通交流”的作用. 交變電流交變電流越大越大越高越高 一、電感對交變電流的阻礙作用的成因分析 1電感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(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象就是自感現(xiàn)象根據(jù)楞次定律，自感電動勢所引起的感應(yīng)電流總是要使它產(chǎn)生的磁場阻礙線圈內(nèi)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感抗的兩個決定因素 決定

4、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(zhì)，即線圈匝數(shù)、橫截面積，有無鐵芯等因素 【溫馨提示】(1)電感對交變電流存在阻礙作用，這種阻礙作用與交變電流的頻率有關(guān)，頻率越高感抗越大 (2)電感“通直流、阻交流，通低頻，阻高頻” 二、電容對交變電流的阻礙作用的成因分析 1交變電流“通過”電容器 電容器兩極板間是絕緣材料，當(dāng)電容器接到交流電源上時，自由電荷不會通過兩極板間的絕緣電介質(zhì)，只不過在交變電壓的作用下，電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有電流了，表現(xiàn)為交變電流“通過”了電容器 2電容器對交變電流有阻礙作用的原因 電容器是由兩塊彼此絕緣的導(dǎo)體構(gòu)成的，因此直

5、流電不能通過電容器，而交變電流卻能通過電容器，原因是什么呢？原來自由電荷實際上并沒有通過電容器的電介質(zhì)，只不過在交變電壓的作用下，當(dāng)電源電壓升高時，電容器充電，電荷在電容器的極板上集聚，形成充電電流；當(dāng)電源電壓降低時，電容器放電，電荷從電容器的極板上放出，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，表現(xiàn)為交變電流“通過”了電容器 3決定容抗的兩個因素 交流電的頻率和電容器的電容 4電容在電路中的作用 交變電流的頻率越高，電容器充電時集聚的電荷相對較少，對電荷運動的阻礙作用越小，容抗也越小同理，電容器的電容越大，容納電荷的本領(lǐng)越大，充放電時所受的阻礙越小，容抗也就越小，所以電容有“通

6、交流，隔直流，通高頻，阻低頻”的作用 【溫馨提示】(1)電容器的電容越大，交變電流的頻率越高，電容器對交變電流的阻礙作用就越小，容抗也越小(2)電容的作用是“通交流，隔直流，通高頻，阻低頻” 三、綜合應(yīng)用：電阻、感抗、容抗的比較電阻感抗容抗產(chǎn)生的原因定向移動的自由電荷與不動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向這個方向定向移動的電荷的反抗作用電阻感抗容抗決定因素由導(dǎo)體本身(長短、粗細(xì)、材料)決定，與溫度有關(guān)由線圈本身的自感系數(shù)和交流的頻率決定由電容的大小和交流的頻率決定 【溫馨提示】電感線圈、電容器接到交流電源上時，電能與磁場能或電場能往復(fù)轉(zhuǎn)化，所以電感

7、、電容上不會消耗電能，而電流通過電阻時，必然會產(chǎn)生焦耳熱，從而造成電能的損耗如圖所示，交流電源的電壓有效值跟直流電源的電壓相等，當(dāng)將雙刀雙擲開關(guān)接到直流電源上時，燈泡的實際功率為 P1，而將雙刀雙擲開關(guān)接到交流電源上時，燈泡的實際功率為P2，則 AP1P2 BP1P2 CP1P2 D不能比較 電感器對交變電流的阻礙作用 思路點撥： 解析：接在直流電源上，線圈對直流沒有阻礙作用，這時通過燈泡的電流大，功率大；而當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)接在交流電源上時，線圈對交流有阻礙作用，這時通過燈泡的電流小，功率小因此，P1P2. 答案：B 【題后總結(jié)】當(dāng)電容器與直流電源的兩極相連接時，接通的瞬間因電容器充電產(chǎn)生瞬時電

8、流充電完畢后，電容器兩極板間電壓與電源兩極間電壓相等，電路中沒有電流 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，電流I減小時，UR減小因電源電壓有效值保持不變故UL(UUR)增大，選項B正確 答案：BC如圖所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交流電源的兩端，當(dāng)交流電的頻率增加時 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 電容器對交變電流的阻礙作用 思路點撥： 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關(guān)，故選項A和B是錯誤的當(dāng)交流電源的頻率增大時，電容器充、放電的步伐加快、電容器

9、的容抗減小，電流增大，白熾燈變亮，故選項C錯誤，D正確 答案：D 【題后總結(jié)】明確各物理量的影響因素是解決此類題目的關(guān)鍵，如電容器的容抗與其電容和交流電的頻率有關(guān)，電容越大、頻率越高，容抗越小 【針對訓(xùn)練】 2.如圖甲、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，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

10、流成分，該電容器的作用是“通高頻、阻低頻”，即對高頻電流起旁路作用，而讓需要的低頻信號輸入到下一級，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，這時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 答案：見解析 電阻、電感和電容的綜合應(yīng)用 如圖所示，電路中完全相同的三只燈泡a、b、c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 Ca不變、b變亮、c變暗

11、 Da不變、b變暗、c變亮 思路點撥： 解析：當(dāng)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c變亮，b變暗又因為電阻在直流和交流電路中起相同的作用，故a燈亮度不變所以選D. 答案：D 【針對訓(xùn)練】 3. 如圖所示，把電阻、電感器、電容器并聯(lián)接到某一交流電源上，三個電流表的示數(shù)相同若保持電源電壓不變，而將頻率加大，則三個電流表的示數(shù)I1、I2、I3的大小關(guān)系怎樣？ 解析：在交流電路中，當(dāng)頻率增加時，容抗減小，感抗增大，而電阻是與頻率無關(guān)的，在電路中電源的電動勢最大值不變，所以當(dāng)頻率增加時，A1讀數(shù)不變，A2讀數(shù)變小，A3讀數(shù)變大，所以I3I1I2. 答案：見解析 誤區(qū)：不會運用電感、電容對交變電流的阻礙作用解決實際問題 【典型例題】 如圖所示，“二分頻”音箱內(nèi)有兩個不同口徑的揚聲器，它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段，分別稱為高音揚聲器和低音揚聲器音箱要將擴(kuò)音器送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低頻段分離出來，送往相應(yīng)的揚聲器，以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻的機(jī)械振動圖為音箱的電路簡化圖，高、低頻混合電流由a、b端輸入，L是線圈，C是電容器，則 A甲揚聲器是高音揚聲器 B甲揚聲器是低音揚聲器 C乙揚聲器是高音揚聲器 D乙揚聲器是低音揚聲器