《2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 第4節(jié) 電感器對交變電流的作用 第5節(jié) 電感器對交變電流的作用學(xué)案 粵教版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 第4節(jié) 電感器對交變電流的作用 第5節(jié) 電感器對交變電流的作用學(xué)案 粵教版選修3-2（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第四節(jié)電感器對交變電流的作用第五節(jié)電容器對交變電流的作用學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.通過實驗了解電感對交變電流的阻礙作用，知道感抗與哪些因素有關(guān)(重點)2通過實驗了解電容對交變電流的阻礙作用，能夠理解交變電流能“通過”電容器，并知道容抗與哪些因素有關(guān)(重點)3了解電感器“通直流、阻交流 ”和“通低頻、阻高頻”的特點及其具體應(yīng)用，能從能量的角度分析各元件的性能，并將其作為電路設(shè)計的選擇基礎(chǔ)(難點)4了解電容器“隔直流、通交流”和“阻低頻、通高頻”的特點及其具體應(yīng)用(難點)電 感 器 對 交 變 電 流 的 阻 礙作 用1實驗電路圖2感抗(1)物理意義：表示電感器對交變電流的阻礙作用的大小(2
2、)影響感抗大小的因素：線圈的自感系數(shù)越大，交流的頻率越高，感抗越大3感抗的應(yīng)用類型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直流、阻交流通直流、通低頻、阻高頻1電感對交變電流阻礙作用越大，感抗就越小()2交流電的頻率越高，電感對交流的阻礙作用越大()3電感線圈之所以對交變電流有阻礙作用，是由于自感電動勢總是阻礙電流的變化()為什么電感線圈對交變電流的阻礙作用隨線圈的自感系數(shù)、交變電流的頻率的增大而增大？【提示】電感線圈的阻礙作用是由交變電流通過線圈時產(chǎn)生的自感電動勢引起的，自感系數(shù)越大時產(chǎn)生的自感電動勢也越大；交變電流的頻率越高，電流的變化率也越大，自感電動勢也就越大，所以阻礙
3、作用就越大，感抗也就越大如圖241所示，閉合開關(guān)后燈泡發(fā)光，交流電源的頻率可以改變，但輸出電壓的有效值不變探討1：當(dāng)交流電源的頻率增大時，小燈泡的亮度會如何變化？圖241【提示】電源的頻率增大時，電感線圈的感抗增大，小燈泡變暗些探討2：當(dāng)交流電源的頻率減小時，小燈泡的亮度會如何變化？【提示】電源的頻率減小時，電感線圈的感抗減小，小燈泡變亮些1電感線圈對交變電流的阻礙作用的本質(zhì)交變電流通過線圈時，由于電流時刻都在變化，所以自感現(xiàn)象就不斷地發(fā)生，而自感電動勢總是要阻礙電流變化的，這就是線圈的電感對交變電流的阻礙作用因此，感抗的產(chǎn)生是由線圈的自感現(xiàn)象引起的直流電通過線圈時，電流的大小、方向都不變，線
4、圈中不產(chǎn)生自感電動勢，也就沒有感抗2感抗電感線圈對電流的阻礙作用感抗用“XL”表示，XL2fLL，其中f是交流電的頻率，L是線圈的自感系數(shù)3感抗與電感的關(guān)系線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，產(chǎn)生的自感電動勢就越大，感抗就越大，對交變電流的阻礙作用也就越大4線圈(扼流圈)的分類根據(jù)不同線圈對交流電的阻礙作用不同分類：(1)低頻扼流圈構(gòu)造：閉合鐵芯、繞在鐵芯上的線圈特點：匝數(shù)多、自感系數(shù)L大、電阻很小它對低頻交流會產(chǎn)生很大的阻礙作用，而對直流的阻礙作用則較小，故低頻扼流圈的作用為“通直流、阻交流”(2)高頻扼流圈構(gòu)造：它的線圈有的是繞在圓柱形的鐵氧體芯上或空心特點：匝數(shù)少，自感系數(shù)L小它只對
5、頻率很高的交流產(chǎn)生很大的阻礙作用，而對低頻交流的阻礙作用較小，故高頻扼流圈的作用為“通直流、通低頻，阻高頻”1(多選)關(guān)于電子技術(shù)中的扼流圈，下列說法正確的是()A扼流圈是利用電感線圈對交流電的阻礙作用來工作的B高頻扼流圈的作用是允許低頻交流通過，而阻礙高頻交流通過C低頻扼流圈的作用是不僅要阻礙高頻交流通過，還要阻礙低頻交流通過D高頻扼流圈的電感比低頻扼流圈的電感大【解析】扼流圈是利用變化的電流通過線圈時，感應(yīng)出自感電動勢，從而來阻礙電流的變化，故A正確；高頻扼流圈是“通低頻，阻高頻”，故B正確；低頻扼流圈是“阻高頻，阻低頻，通直流”，故C正確；高頻扼流圈比低頻扼流圈自感系數(shù)小，故D錯誤【答案
6、】ABC2如圖242所示電路由交變電流供電，如果交變電流的頻率升高，則() 【導(dǎo)學(xué)號：97192078】圖242A線圈的自感系數(shù)增大B線圈的感抗減小C電路中的電流增大D電路中的電流減小【解析】線圈的自感系數(shù)是線圈自身的屬性，選項A錯誤；交變電流的頻率升高，感抗增大，線圈對電流的阻礙作用增大，電路中的電流減小，故選項B、C錯誤，D正確【答案】D含電感器交流電路的動態(tài)分析方法1分析電路中各元件的串、并聯(lián)關(guān)系2明確交流電源頻率的變化情況3根據(jù)電感器中線圈匝數(shù)、形狀、橫截面積、長短和是否插入鐵芯，判斷自感系數(shù)的情況4判斷感抗的變化情況5確定含電感器支路電流、電壓的變化情況電 容 器 對 交 變 電 流
7、 的 阻 礙 作 用1實驗電路(如圖243所示)圖2432實驗現(xiàn)象：電路中串有電容器時，接通直流電源，燈泡不亮；接通交流電源，燈泡亮3實驗結(jié)論：交變電流能夠通過電容器，直流電流不能通過電容器4容抗：表示電容器對交變電流阻礙作用的大小5影響容抗的因素：電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗越小6應(yīng)用：電容器具有“隔直流，通交流”的作用1電容器在交變電路中，相當(dāng)于一個電阻，具有分壓作用()2電容器接到交流電源時，有自由電荷通過電容器()3電容器是“通直流、阻交流，通高頻、阻低頻”()使用220 V交流電源的電氣設(shè)備和電子儀器，金屬外殼和電源之間都有良好的絕緣，但是有時用手觸摸外殼時會有“麻手”的感
8、覺，用測電筆測試時氖管也會發(fā)光，這是為什么呢？采取什么措施可解決這一問題？【提示】與電源連接的機芯和金屬外殼構(gòu)成一個電容器，交變電流能夠通過這個電容器，也就是說機芯、外殼間始終在進行著充放電，所以能感覺到“漏電”解決方案就是金屬外殼接地，其實現(xiàn)在生產(chǎn)的電氣設(shè)備都增加了接地線如圖244所示，將一電容器接入電路中，當(dāng)接入恒定電壓的電源時，燈泡不亮；當(dāng)接入交流電源時，燈泡發(fā)光探討1：交變電流是如何“通過”電容器的？【提示】所謂交變電流能“通過”電容器，其實是電容器不斷充電和放電的一個交替過程探討2：當(dāng)交流電源的電壓有效值不變，其頻率變化時，燈泡的亮度如何變化？【提示】當(dāng)交流電源的頻率升高時，燈泡變亮
9、；當(dāng)交流電源的頻率降低時，燈泡變暗1交變電流是怎樣通過電容器的電容器兩極板之間是相互絕緣的，不論是恒定電流還是交變電流，自由電荷都不能通過兩極板之間的絕緣體(電介質(zhì))，通常所說的交變電流“通過”電容器，并不是自由電荷穿過了電容器，而是在交流電壓作用下，當(dāng)電壓升高時電容器充電，電容器極板上的電荷量增加，形成充電電流，如圖245甲所示；當(dāng)電壓降低時，電容器放電，電容器極板上的電荷量減少，形成放電電流，如圖乙所示由于電容器反復(fù)不斷的充電、放電，使電路中有持續(xù)的交變電流甲乙圖2452對容抗及“阻礙”作用的理解(1)對容抗的理解：容抗是表示電容器對交變電流阻礙作用大小的物理量容抗的大小與自身的電容量、交
10、變電流的頻率有關(guān)，可用XC來表示，單位是歐姆此公式雖然不要求掌握，但可以用來定性地分析問題，當(dāng)交變電流的頻率增加時，容抗減小(2)電容器對交變電流的阻礙作用：對導(dǎo)線中形成電流的自由電荷來說，當(dāng)電源的電壓推動它們向某一方向做定向移動的時候，電容器兩極板上積累的電荷卻反抗它們向這個方向做定向移動，這就產(chǎn)生了對交變電流的阻礙作用(3)“阻礙”作用可概括為：“隔直流、通交流”，“通高頻、阻低頻”3電容器的作用(1)隔直電容器，如圖246所示作用是“通交流、隔直流”，因為直流不能通過電容器，交流能“通過”電容器起這樣作用的電容器電容要大些圖246(2)高頻旁路電容器，如圖247所示，作用是“通高頻、阻低
11、頻”，因為對不同頻率的交流電，頻率越高，容抗越小，頻率越低，容抗越大，即電容對低頻交變電流阻礙作用大，對高頻交變電流阻礙作用小，起這樣作用的電容器電容要小些圖2474電阻、感抗、容抗的區(qū)別電阻感抗容抗產(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在電路中的特點對直流、交流均有阻礙作用對交流有阻礙作用對直流的阻礙作用無限大，對交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大決定因素由導(dǎo)體本身(長短、粗細、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f決定由電容的大小和交流的頻率f決定電能的轉(zhuǎn)化與做功電流通
12、過電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場能往復(fù)轉(zhuǎn)化3(多選)如圖248所示，接在交流電源上的電燈泡正常發(fā)光，以下說法正確的是()圖248A把電介質(zhì)插入電容器，燈泡變亮B增大電容器兩板間的距離，燈泡變亮C減小電容器兩板間的正對面積，燈泡變暗D使交變電流頻率減小，燈泡變暗【解析】電容器的電容與介電常數(shù)成正比，與正對面積成正比，與兩板間距離成反比而容抗與電容成反比，與頻率成反比把介質(zhì)插入電容器，電容變大，容抗減小，燈泡變亮，A正確；電容器兩板間距離增大，電容減小，容抗增大，燈泡變暗，B錯；減小電容器兩極正對面積，電容減小，容抗增大，燈泡變暗，C正確；交流電的頻率減小，容抗增大，燈泡變
13、暗，D正確【答案】ACD4(多選)如圖249所示的電路，一燈泡和一可變電容器串聯(lián)，下列說法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：97192079】圖249Aa、b端接恒穩(wěn)直流電，燈泡發(fā)亮Ba、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮Ca、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，且將電容器電容增大時，燈泡亮度增大Da、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，在不改變交變電流有效值的情況下增大其頻率，燈泡亮度增大【解析】電容器有“通交流、隔直流、通高頻、阻低頻”的特點，A錯，B對；容抗大小與電容器電容成反比，電容越大，容抗越小，燈泡越亮，C對；容抗大小與交流電的頻率成反比，頻率越大，容抗越小，燈泡越亮，D對【答案】BCD5在如圖2410所示電路中，u是有效值為220 V的交流電源，C是電容器，R是電阻關(guān)于交流電壓表的示數(shù)，下列說法正確的是()圖2410A等于220 VB大于220 VC小于220 VD等于零【解析】交變電流“通過”電容器，電阻R中有電流，電壓表的示數(shù)不為零；電容器與電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知電阻兩端電壓應(yīng)小于電源電壓【答案】C含電容器交流電路的動態(tài)分析方法1分析電路中各元件的串、并聯(lián)關(guān)系2明確交流電源頻率的變化情況3根據(jù)C判斷電容的變化情況4判斷容抗的變化情況5確定含電容器支路電流、電壓的變化情況8
2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 第4節(jié) 電感器對交變電流的作用 第5節(jié) 電感器對交變電流的作用學(xué)案 粵教版選修3-2
