教案 電感和電容對(duì)交變電流的影響

第五章交變電流第三節(jié)電感L和電容C對(duì)交變電流的影響1、通過實(shí)驗(yàn)，了解電感器和電容器對(duì)交變電流的阻礙和導(dǎo)通作用2、知道感抗和容抗的物理意義及影響因素3、通過猜想、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)、交流合作與分析論證，體驗(yàn)科學(xué)探究過程學(xué)習(xí)重點(diǎn)一、電感L對(duì)交變電流電的阻礙作用1．實(shí)驗(yàn)探究?jī)蓚€(gè)電路只是電源不同理論基礎(chǔ)取直流電源的電壓與交流

電壓的______相等

有效值(1)物理意義表示電感L對(duì)

阻礙作用的大?。?2)影響感抗大小的因素線圈的

越大，交流的

越高，感抗越大．交變電流自感系數(shù)L頻率f2．感抗XL3．扼流圈(課本38頁(yè)上部)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

、阻_____通

、通直流阻____直流交流低頻高頻為什么交變電流的頻率越高，電感線圈對(duì)交流電的阻礙作用就越大？

提示：交變電流通過線圈時(shí)，電流時(shí)刻在變化，由于線圈的自感作用，必然產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的變化．這就是電感產(chǎn)生的原因。

感抗公式XL＝2πfL，L為線圈的自感系數(shù)，f為交流電的頻率。

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(duì)交變電流的阻礙作用也就越大．2．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電路中串有電容器時(shí)，接通

電源，燈泡不亮；接通

電源，燈泡亮．3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論

電流能夠通過電容器，

電源不能通過電容器．直流交流交流直流二、交變電流能夠“通過”電容器1．實(shí)驗(yàn)電路(如圖)1．容抗：表示電容對(duì)

阻礙作用的大?。?．影響容抗大小的因素：電容器的電容

，交流的頻率

，容抗越?。蛔冸娏髟酱笤礁呷?、電容器對(duì)交變電流的阻礙作用3．應(yīng)用：電容器具有“隔直流，通交流”的作用。同時(shí)還有通高頻，阻低頻的作用。

疑難點(diǎn)撥1．電感對(duì)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(huì)引起通過線圈的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這就是自感現(xiàn)象．

根據(jù)楞次定律，自感電動(dòng)勢(shì)所引起的感應(yīng)電流總是要使它產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙線圈內(nèi)原有磁場(chǎng)的變化，所以自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)線圈中電流的變化有阻礙作用，這樣就形成了對(duì)交變電流的阻礙作用——感抗．一、電感對(duì)交變電流的阻礙作用的成因分析3．電感線圈在電路中的作用

電感線圈對(duì)恒定直流()沒有感抗作用，因此電感線圈可以概括為“通直流，阻交流”。

電感線圈對(duì)頻率越高的交變電流感抗越大，即所謂“通低頻，阻高頻”．

低頻扼流圈用自感系數(shù)較大的線圈，即匝數(shù)較多并有鐵芯的扼流圈來(lái)?yè)?dān)任。

高頻扼流圈的自感系數(shù)要小得多，可以用匝數(shù)少且沒有鐵芯的扼流圈來(lái)?yè)?dān)任．2．感抗的兩個(gè)決定因素一是交變電流的頻率二是自感系數(shù)L.L決定于線圈匝數(shù)、橫截面積，長(zhǎng)度，有無(wú)鐵芯等因素．1．交變電流“通過”電容器的實(shí)質(zhì)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(shí)，自由電荷不會(huì)通過兩極板間的絕緣體——電介質(zhì)。

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。其實(shí)電流并沒有通過電容器，只是通過了電容之外的其它電路部分。二、電容對(duì)交變電流的阻礙作用的成因分析2．電容器對(duì)交變電流有阻礙作用的產(chǎn)生原因電容器是由兩塊彼此絕緣的導(dǎo)體構(gòu)成的，因此直流電不能通過電容器。

交變電流卻能通過電容器原因是什么呢？

原來(lái)自由電荷實(shí)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(shí)，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(shí)，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．4．電容在電路中的作用交變電流的頻率越高，變化就越快，電容器充電時(shí)集聚的電荷相對(duì)較少，對(duì)電荷運(yùn)動(dòng)的阻礙作用越小，因此容抗也越小。

同理，電容器的電容越大，容納電荷的本領(lǐng)越大，充、放電時(shí)所受的阻礙越小，容抗也就越小，所以電容有“通交流，隔直流。通高頻，阻低頻”的作用．3．決定容抗的兩個(gè)因素交流電的頻率f和電容器的電容c．三、比較：電阻R、感抗XL、容抗XC電阻感抗容抗

產(chǎn)生的原因定向移動(dòng)的自由電荷與不動(dòng)的正離子間的碰撞由于電感線圈的自感作用阻礙電流的變化電容器兩極板上積累的電荷對(duì)向這個(gè)方向定向移動(dòng)的電荷的反抗作用在電路中的特點(diǎn)對(duì)直流、交流均有阻礙作用只對(duì)變化的電流，即交變電流有阻礙作用不能通直流，只能通變化的電流。對(duì)直流的阻礙作用無(wú)限大，對(duì)交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大電阻感抗容抗決定因素由導(dǎo)體本身(長(zhǎng)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)L和交流的頻率f決定由電容C的大小和交流的頻率f決定電能的轉(zhuǎn)化與做功電流通過電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化【溫馨提示】電感線圈、電容器接到交流電源上時(shí)，電能與磁場(chǎng)能或電場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化，所以電感、電容上不會(huì)消耗電能。

電流通過電阻時(shí)，會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，從而造成電能的損耗。

如圖，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(shí)，燈泡的實(shí)際功率為P1，而將雙刀雙擲開關(guān)接到交流電源上時(shí)，燈泡的實(shí)際功率為P2。理想線圈電阻不計(jì)。則（）A．P1＝P2

B．P1＞P2C．P1＜P2

D．不能比較電感器對(duì)交變電流的阻礙作用重點(diǎn)題型解析：接在直流電源上，線圈對(duì)直流沒有阻礙作用，這時(shí)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(shí)，線圈對(duì)交流有阻礙作用，這時(shí)通過燈泡的電流小，功率小．因此，P1＞P2.答案：B

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(shí)，則（）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(duì)交變電流的阻礙作用解析：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(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A和B錯(cuò)誤。當(dāng)交流電源的頻率增大時(shí)，電容器充、放電的步伐加快、電容器的容抗減小，電流增大，白熾燈變亮，故C錯(cuò)誤，D正確．答案：D

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．a(chǎn)不變、b變亮、c變暗 D．a(chǎn)不變、b變暗、c變亮

電阻、電感和電容的綜合應(yīng)用D解析：當(dāng)交變電流的頻率變大時(shí)，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?yàn)殡娮柙谥绷骱徒涣麟娐分衅鹣嗤淖饔茫蔭燈亮度不變．所以選D.答案：D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U＝UL＋UR.因UR＝IR，電流I減小時(shí)，UR減?。螂娫措妷河行е当３植蛔儯蔝L＝(U－UR)增大，選項(xiàng)B正確．答案：BC【針對(duì)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“隔直流、通交流”。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流成分，該電容器的作用是“通高頻、阻低頻”，即對(duì)高頻電流起旁路作用，而讓需要的低頻信號(hào)輸入到下一級(jí)，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(jí)，這時(shí)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．【針對(duì)訓(xùn)練3】如圖，“二分頻”音箱內(nèi)有兩個(gè)不同口徑的揚(yáng)聲器甲和乙，它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段，分別稱為高音揚(yáng)聲器和低音揚(yáng)聲器．音箱要將擴(kuò)音器送來(lái)的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低頻段分離出來(lái)，送往相應(yīng)的揚(yáng)聲器，以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成