物理：5.3《電感和電容對交變電流的影響》

1、第五章第五章交變電流交變電流第三節(jié)第三節(jié)電感和電容對電感和電容對交變電流的影響交變電流的影響 教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 1電感、電容對交變電流的阻礙電感、電容對交變電流的阻礙作用。作用。 2感抗、容抗的物理意義。感抗、容抗的物理意義。 教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn) 1感抗的概念及影響感抗大小的感抗的概念及影響感抗大小的因素。因素。 2容抗概念及影響容抗大小的因容抗概念及影響容抗大小的因素。素。 一、電感對交流電的影響 演示實(shí)驗(yàn)一演示實(shí)驗(yàn)一 探究實(shí)驗(yàn)一探究實(shí)驗(yàn)一 應(yīng)用應(yīng)用： 弊端弊端二、電容對交流電的影響 演示實(shí)驗(yàn)二演示實(shí)驗(yàn)二 探究實(shí)驗(yàn)二探究實(shí)驗(yàn)二 應(yīng)用：應(yīng)用： 弊端弊端一一 電感對交變電流的阻礙作用電感對交變電流

2、的阻礙作用演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)1 1觀察電感對交變電流的阻礙作用觀察電感對交變電流的阻礙作用現(xiàn)象：現(xiàn)象：解釋：解釋：感抗：表示電感對交流電阻礙感抗：表示電感對交流電阻礙 作用的作用的大小大小探究實(shí)驗(yàn)1：感抗的大小與哪些因素有關(guān)？實(shí)驗(yàn)器材：低頻信號發(fā)生器、電感、電流表實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，阻礙作用越明顯，感抗越大越高，阻礙作用越明顯，感抗越大 XL=2L實(shí)際應(yīng)用：實(shí)際應(yīng)用：扼流圈扼流圈 低頻扼流圈低頻扼流圈 高頻扼流圈高頻扼流圈 構(gòu)造：構(gòu)造： 作用：作用： 構(gòu)造：構(gòu)造： 作用：作用： 鐵芯，匝數(shù)多鐵芯，匝數(shù)多 L L大大通直流，

3、阻交流通直流，阻交流 鐵氧體芯，匝數(shù)少鐵氧體芯，匝數(shù)少 L L小小通低頻，阻高頻通低頻，阻高頻 低頻扼流圈低頻扼流圈對對高頻交流電高頻交流電是否有是否有顯著顯著的的阻礙作用？阻礙作用？高頻扼流圈高頻扼流圈對對低頻交流電低頻交流電是否有是否有顯著顯著的的阻礙作用？阻礙作用？ 請同學(xué)們分析一下，請同學(xué)們分析一下，有有無無電容對交流電的影響二 交變電流能夠通過電容器演示實(shí)驗(yàn)2現(xiàn)象：現(xiàn)象：解釋：解釋：交變電流能交變電流能“通過通過” 電容器，電容器電容器，電容器對交流電有沒有阻礙作用呢？對交流電有沒有阻礙作用呢？三 電容器對交變電流的阻礙作用演示實(shí)驗(yàn)3觀察電容器對交變電流的阻礙作用觀察比較有、無電容器

4、時的現(xiàn)象；探究實(shí)驗(yàn)1：改變電容數(shù)值時的現(xiàn)象；改變交變電流的頻率時的現(xiàn)象現(xiàn)象：容抗：表示電容容對交流電阻礙作用容抗：表示電容容對交流電阻礙作用的大小。的大小。XC=1/(2C）（1）隔直電容：）隔直電容：隔直流，通交流隔直流，通交流。（2）高頻旁路電容：讓高頻交流信號）高頻旁路電容：讓高頻交流信號通過電容，而將低頻信號送到下一級。通過電容，而將低頻信號送到下一級。作用：通高頻，阻低頻。作用：通高頻，阻低頻。實(shí)際應(yīng)用：思考：這兩類電容器哪一類的阻值思考：這兩類電容器哪一類的阻值較大？較大？三、電阻、感抗、容抗的比較三、電阻、感抗、容抗的比較 電阻電阻感抗感抗容抗容抗產(chǎn)產(chǎn)生生的的原原因因定向移動的定

5、向移動的自由電荷與自由電荷與不動的離子不動的離子間的碰撞間的碰撞由于電感由于電感線圈的自線圈的自感現(xiàn)象阻感現(xiàn)象阻礙電流的礙電流的變化變化電容器兩電容器兩極板上積極板上積累的電荷累的電荷對這個方對這個方向定向移向定向移動的電荷動的電荷的反抗作的反抗作用用電阻電阻感抗感抗容抗容抗決定決定因素因素由導(dǎo)體本身由導(dǎo)體本身由線圈由線圈的自感的自感系數(shù)和系數(shù)和交流的交流的頻率決頻率決定定由電容由電容的大小的大小和交流和交流的頻率的頻率決定決定電阻電阻感抗感抗容抗容抗電能的電能的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)化與做功做功電流通電流通過電阻過電阻做功，做功，電能轉(zhuǎn)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)化為內(nèi)能能電能和電能和磁場能磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)往復(fù)轉(zhuǎn)化化電能與電

6、能與電場能電場能往復(fù)轉(zhuǎn)往復(fù)轉(zhuǎn)化化易錯點(diǎn)：易錯點(diǎn)：關(guān)于電阻、電感、電容對電流關(guān)于電阻、電感、電容對電流的作用理解不好的作用理解不好案例：案例：以下關(guān)于電阻、電感、電容對電以下關(guān)于電阻、電感、電容對電流的作用說法正確的是流的作用說法正確的是()A電阻對直流電和交流電都有阻礙作電阻對直流電和交流電都有阻礙作用用B電感對直流電和交流電均有阻礙作電感對直流電和交流電均有阻礙作用用C電感對交變電流沒有阻礙作用電感對交變電流沒有阻礙作用D電容器兩極板間斷路，因此串聯(lián)著電容器兩極板間斷路，因此串聯(lián)著電容器的電路不能通過交變電流電容器的電路不能通過交變電流易錯答案易錯答案D易錯分析易錯分析對電感和電容阻礙交變電

7、流對電感和電容阻礙交變電流的規(guī)律不理解，對交變電流通過電容的規(guī)律不理解，對交變電流通過電容器的本質(zhì)不理解，導(dǎo)致錯選器的本質(zhì)不理解，導(dǎo)致錯選D正確解答正確解答任何導(dǎo)體都有電阻，電阻的大任何導(dǎo)體都有電阻，電阻的大小表示的是導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小電小表示的是導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小電感感“通直流、阻交流通直流、阻交流”即對直流電無阻礙作即對直流電無阻礙作用，電感對交流電阻礙作用是因?yàn)榘l(fā)生了電用，電感對交流電阻礙作用是因?yàn)榘l(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象電容器磁感應(yīng)現(xiàn)象電容器“通交流、隔直流通交流、隔直流”即即交流電通過了電容器，實(shí)質(zhì)上是電容器不斷交流電通過了電容器，實(shí)質(zhì)上是電容器不斷充、放電的表現(xiàn)充、放電的表現(xiàn)

8、正確答案正確答案A 在下圖所示電路中，在下圖所示電路中，L為電感線圈，為電感線圈，R為燈泡，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)為燈泡，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓阻無限大，交流電源的電壓u 若保持電壓的有若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為效值不變，只將電源頻率改為100Hz，下列說法正確的是下列說法正確的是()電感和電容對交變電流的阻礙作用電感和電容對交變電流的阻礙作用 A電流表示數(shù)增大電流表示數(shù)增大B電壓表示數(shù)增大電壓表示數(shù)增大C燈泡變暗燈泡變暗D燈泡變亮燈泡變亮解析：解析：由由 ，可得電源原來的頻率為可得電源原來的頻率為當(dāng)電源頻率由原來的當(dāng)電源頻率由原來的50Hz增為增為1

9、00Hz時，線圈的感抗增大；在電壓不時，線圈的感抗增大；在電壓不變的情況下，電路中的電流減小，選變的情況下，電路中的電流減小，選項(xiàng)項(xiàng)A錯誤錯誤燈泡的電阻燈泡的電阻R是一定的，電流減小時，是一定的，電流減小時，實(shí)際消耗的電功率實(shí)際消耗的電功率PI2R減小，燈泡減小，燈泡變暗，選項(xiàng)變暗，選項(xiàng)C正確，正確，D錯誤錯誤電壓表與電感線圈并聯(lián)，其示數(shù)為線電壓表與電感線圈并聯(lián)，其示數(shù)為線圈兩端的電壓圈兩端的電壓UL；設(shè)燈泡兩端電壓為；設(shè)燈泡兩端電壓為UR，則電源電壓的有效值為，則電源電壓的有效值為UULUR.因因URIR，故電流，故電流I減小時，減小時，UR減減小因電源電壓有效值保持不變故小因電源電壓有效值

10、保持不變故ULUUR，UL增大，選項(xiàng)增大，選項(xiàng)B正確正確答案：答案：BC 如下圖所示，平行板電容器與燈泡串如下圖所示，平行板電容器與燈泡串聯(lián)，接在交流電源上，燈泡正常發(fā)光，聯(lián)，接在交流電源上，燈泡正常發(fā)光，則則()A把電介質(zhì)插入電容把電介質(zhì)插入電容器，燈泡將變亮器，燈泡將變亮B把電容器兩極板距把電容器兩極板距離增大，燈泡將變亮離增大，燈泡將變亮C使電容器兩極板正使電容器兩極板正對面積減小，燈泡將變暗對面積減小，燈泡將變暗D使交流電頻率增加，使交流電頻率增加，燈泡變暗燈泡變暗答案：答案：AC 如下圖所示，從如下圖所示，從ab端輸入的交流含端輸入的交流含有高頻與低頻成分，為了使有高頻與低頻成分，為

11、了使R上盡可上盡可能少的含有高頻成分，采用圖示電路，能少的含有高頻成分，采用圖示電路，其其L的作用是的作用是_，C的作用是的作用是_解析：因?yàn)榻馕觯阂驗(yàn)長有有“通低頻、阻高頻通低頻、阻高頻”的特點(diǎn)，因此的特點(diǎn)，因此L的作用是阻擋高頻成的作用是阻擋高頻成分；而通過分；而通過L后還有少量的高頻成分，后還有少量的高頻成分，利用利用C“通高頻、阻低頻通高頻、阻低頻”的特點(diǎn)，的特點(diǎn)，使絕大部分高頻成分從使絕大部分高頻成分從C流過，因此，流過，因此，C在此叫做高頻旁路電容在此叫做高頻旁路電容(2010哈師大附中高二檢測哈師大附中高二檢測)如下圖如下圖所示，在電路兩端加上正弦交流電，所示，在電路兩端加上正弦

12、交流電，保持電壓有效值不變，使頻率增大，保持電壓有效值不變，使頻率增大，發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗情況是：燈發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗情況是：燈1變亮，變亮，燈燈2變暗，燈變暗，燈3不變，則不變，則M、N、L中中所接元件可能是所接元件可能是()A AM M為電阻，為電阻，N N為電容器，為電容器，L L為電感線為電感線圈圈B BM M為電感線圈，為電感線圈，N N為電容器，為電容器，L L為電為電阻阻C CM M為電容器，為電容器，N N為電感線圈，為電感線圈，L L為電為電阻阻D DM M為電阻，為電阻，N N為電感線圈，為電感線圈，L L為電容為電容器器答案：答案：C 教室和家庭中的電風(fēng)扇都可以調(diào)節(jié)快慢，教室和家

13、庭中的電風(fēng)扇都可以調(diào)節(jié)快慢，如圖所示，要調(diào)節(jié)快慢，就要改變電動如圖所示，要調(diào)節(jié)快慢，就要改變電動機(jī)的電流風(fēng)扇一般是用交流電，要改機(jī)的電流風(fēng)扇一般是用交流電，要改變交流電的大小，可以用電感調(diào)速器，變交流電的大小，可以用電感調(diào)速器，調(diào)速器的結(jié)構(gòu)如圖所示，探究它是利用調(diào)速器的結(jié)構(gòu)如圖所示，探究它是利用什么原理調(diào)節(jié)吊扇快慢的什么原理調(diào)節(jié)吊扇快慢的解析：由圖可知，在解析：由圖可知，在“日日”字形的軟鐵字形的軟鐵芯上，繞了數(shù)百匝線圈，每隔數(shù)十匝就芯上，繞了數(shù)百匝線圈，每隔數(shù)十匝就將抽頭接到將抽頭接到2至至5各端鈕上線圈與電風(fēng)各端鈕上線圈與電風(fēng)扇電動機(jī)串聯(lián)，由于感抗它將分掉電源扇電動機(jī)串聯(lián)，由于感抗它將分掉電源加在電風(fēng)扇上的部分電壓，使電風(fēng)扇轉(zhuǎn)加在電風(fēng)扇上的部分電壓，使電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低圖中端鈕速降低圖中端鈕0是斷路；端鈕是斷路；端鈕1不經(jīng)不經(jīng)線圈直接通電，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速最高；端鈕線圈直接通電，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速最高；端鈕5經(jīng)過的線圈匝數(shù)最多，故轉(zhuǎn)速最低經(jīng)過的線圈匝數(shù)最多，故轉(zhuǎn)速最低如圖所示電路中，三只電燈的亮度相如圖所示電路中，三只電燈的亮度相同，如果交流電的頻率增大，三盞電同，如果交流電的頻率增大，三盞電燈的亮度將如何改變？為什么？燈的亮度將如何改