年高中物理第2章交變電流4電容器在交流電路中的作用5電感器在交流電路中的作用同步備課課件教科版選修3_2.ppt

1、第二章 交變電流,4電容器在交流電路中的作用 5電感器在交流電路中的作用,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.通過演示實驗，了解電容器和電感器對交變電流的阻礙和導(dǎo)通作用. 2.知道容抗和感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,內(nèi)容索引,知識探究,題型探究,達(dá)標(biāo)檢測,知識探究,1,一、電容器對交變電流的阻礙作用,如圖1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,答案,圖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

2、交流電源接到電容器兩個極板上后，電容器交替進(jìn)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(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？,圖1,燈泡變得比乙中亮，說明電容器對交變電流有阻礙作用,答案,(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？,電容越大，燈泡越亮；頻率越高，燈泡越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,答案,電容器的作用 (1)電容器接到交流電源兩端時，交替地進(jìn)行 和 ，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交流“ ”了電

3、容器 (2)電容器在電路中的作用：通 流，隔 流；通 頻，阻 頻 (3)電容器的電容越 ，交流電的頻率越 ，電容器對交變電流的阻礙作用越 ,高,充電,放電,通過,交,直,低,大,高,小,二、電感器對交變電流的阻礙作用,如圖2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,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,圖2,(1)兩種情況下燈泡的亮度有什么不同？說明了什么？,答案,(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

4、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,圖2,電感器的作用 (1)電感器的感抗是由 在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢引起的，與制成線圈導(dǎo)體的電阻無關(guān)是表征電感器對交變電流的_的物理量 (2)線圈的自感系數(shù)越 ，交流電的頻率越 ，電感線圈對交變電流的阻礙作用越大 (3)電感線圈在電路中的作用：通 流，阻 流；通 頻，阻_頻,高,變化的電流,阻礙作用的大小,大,高,直,交,低,判斷下列說法的正誤 (1)同一個線圈對直流和對交流的阻礙作用是相同的( ) (2)繞制線圈的導(dǎo)線的電阻可以忽略時，線圈對交流沒有阻礙作用( ) (3)交流電的頻率越高，電

5、感線圈對交流的阻礙作用越大( ) (4)線圈的匝數(shù)越多，對同一個交變電流的阻礙作用就越大( ),2,題型探究,一、對容抗的理解,電容器在充放電的過程中電容器兩極板上聚集著等量異種電荷，從而在兩極板間存在著電場，此電場的電場力阻礙著電荷的定向移動，其表現(xiàn)就是電容器對交流電的阻礙作用,例1 (多選)圖3甲、乙兩圖是電子技術(shù)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“”表示，交流低頻成分用“”表示，直流成分用“”表示關(guān)于兩圖中負(fù)載電阻R上得到的電流特征是 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,圖

6、3,答案,解析,當(dāng)交變電流加在電容器上時，電容器有“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； 乙圖中交流高頻成分能通過電容器，電容器阻礙交流低頻成分，R得到的是低頻成分，C正確，D錯誤,二、對感抗的理解,交變電流通過電感器時，由于電流時刻在變化，在線圈中就會產(chǎn)生自感電動勢，而自感電動勢總是阻礙原電流的變化，故電感器對交變電流產(chǎn)生阻礙作用,例2 (多選)如圖4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 A.當(dāng)S擲向a、b時燈較亮，擲向c、d時燈較暗 B.當(dāng)S擲向a、b時燈較暗，擲向c、d時燈較亮 C

7、.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s,圖4,答案,解析,電感線圈對直流無感抗，對交變電流有感抗，當(dāng)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,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、電感器L、電容器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、

8、L3變亮,圖5,答案,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.,1.電阻對交流、直流有相同的阻礙作用，交流電頻率變化時，阻礙作用不變. 2.電容器通交流、隔直流，通高頻、阻低頻. 3.電感器通直流、阻交流，通低頻、阻高頻. 4.在分析電流變化時，把感抗、容抗類比于導(dǎo)體的電阻，再用歐姆定律分析.,達(dá)標(biāo)檢測,3,1.(多選)在如圖6所示的電路中，L為電感線圈，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，

9、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,答案,解析,圖6,1,2,3,當(dāng)電源頻率由原來的50 Hz增為100 Hz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，選項A錯誤； 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(shè)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.,1,2,3,2.如圖7所示的電路，

10、F為一交流發(fā)電機，C為平行板電容器，為使電流表A的示數(shù)增大，可行的辦法是 A.使發(fā)電機F的轉(zhuǎn)速增大 B.使發(fā)電機F的轉(zhuǎn)速減小 C.在平行板電容器間換用介電常數(shù)較小的電介質(zhì) D.使電容器兩極板間的距離增大,答案,解析,圖7,1,2,3,當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速增大時，交變電流的頻率增大，電容器容抗減小，電流表A的示數(shù)增大，A項正確，B項錯誤； 在平行板電容器間換用介電常數(shù)較小的電介質(zhì)時，電容器的電容減小，電容器兩極板間距離增大時電容也減小，當(dāng)電容減小時，容抗增大，對交變電流的阻礙作用增大，電流表A的示數(shù)減小，C、D項錯誤.,1,2,3,3.(多選)如圖8所示的電路中，a、b兩端連接的交流電源中既含高頻交流，又含低頻交流，L是一個25 mH的高頻扼流圈，C是一個100 pF的電容器，R是負(fù)載電阻，下列說法正確的是 A.L的作用是“通低頻，阻高頻” B.C的作用是“通低頻，隔高頻” C.C的作用是“通高頻，阻低頻” D.通過R的電