2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 交變電流 第4節(jié) 電感器對(duì)交變電流的作用 第5節(jié) 電容器對(duì)交變電流的作用學(xué)案 粵教版選修3-2

《2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 交變電流 第4節(jié) 電感器對(duì)交變電流的作用 第5節(jié) 電容器對(duì)交變電流的作用學(xué)案 粵教版選修3-2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 交變電流 第4節(jié) 電感器對(duì)交變電流的作用 第5節(jié) 電容器對(duì)交變電流的作用學(xué)案 粵教版選修3-2（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第四節(jié) 電感器對(duì)交變電流的作用 第五節(jié) 電容器對(duì)交變電流的作用 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實(shí)驗(yàn)了解電感對(duì)交變電流的阻礙作用，知道感抗與哪些因素有關(guān)(重點(diǎn))2.通過實(shí)驗(yàn)了解電容對(duì)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(diǎn))3.了解電感器“通直流、阻交流 ”和“通低頻、阻高頻”的特點(diǎn)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(jì)的選擇基礎(chǔ)(難點(diǎn))4.了解電容器“隔直流、通交流”和“阻低頻、通高頻”的特點(diǎn)及其具體應(yīng)用(難點(diǎn))一、電感器對(duì)交變電流的作用1實(shí)驗(yàn)電路圖2感抗(1)物理意義：表示電感器對(duì)交變電流的阻礙作用的大小(2)影響感抗大小的因素：線圈的

2、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、阻高頻二、電容器對(duì)交變電流的阻礙作用1實(shí)驗(yàn)電路(如圖所示)2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電路中串有電容器時(shí)，接通直流電源，燈泡不亮；接通交流電源，燈泡亮3實(shí)驗(yàn)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(duì)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思考判斷(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)同一個(gè)線圈對(duì)直流和對(duì)交流的阻礙作用是相同的()(2)線圈的匝數(shù)越多，對(duì)同一個(gè)交

3、變電流的阻礙作用就越大()(3)線圈對(duì)交變電流的阻礙作用隨著交變電流的頻率的變大而減小()(4)電流通過電容器，并不是電荷穿過電容器兩極板間的絕緣層到達(dá)另一極板，而是電容器不斷地充放電的表現(xiàn)()(5)電容器的電容越大對(duì)同一交變電流的阻礙作用就越大()2交變電流通過一段長(zhǎng)直導(dǎo)線時(shí)，電流為I，如果把這根長(zhǎng)直導(dǎo)線繞成線圈再接入原電路，通過線圈的電流為I，則()AIIBIICII D無(wú)法比較B長(zhǎng)直導(dǎo)線的自感系數(shù)很小，感抗可忽略不計(jì)，其對(duì)交變電流的阻礙作用可以看成純電阻，流經(jīng)它的交變電流只受到導(dǎo)線電阻的阻礙作用當(dāng)導(dǎo)線繞成線圈后，電阻值未變，但自感系數(shù)增大，對(duì)交變電流的阻礙作用不但有電阻，而且有感抗，其阻

4、礙作用增大，電流減小故B正確3.在如圖所示電路中，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()A等于220 VB大于220 VC小于220 V D等于零C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)小于電源電壓對(duì)感抗的認(rèn)識(shí)1.電感線圈對(duì)交變電流的阻礙作用的本質(zhì)交變電流通過線圈時(shí)，由于電流時(shí)刻都在變化，所以自感現(xiàn)象就不斷地發(fā)生，而自感電動(dòng)勢(shì)總是要阻礙電流變化的，這就是線圈的電感對(duì)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(shí)，電流的大小、方向都不變，

5、線圈中不產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，也就沒有感抗2感抗電感線圈對(duì)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(dòng)勢(shì)就越大，感抗就越大，對(duì)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(duì)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(diǎn)：匝數(shù)多、自感系數(shù)L大、電阻很小它對(duì)低頻交流會(huì)產(chǎn)生很大的阻礙作用，而對(duì)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：繞在空心絕緣體上，繞在鐵氧體芯上特點(diǎn)：匝數(shù)少、自感系數(shù)L較小，對(duì)高頻交變

6、電流的阻礙作用較大，對(duì)低頻交變電流的阻礙作用較小，對(duì)直流的阻礙作用更小，因此可用來(lái)“通直流、通低頻、阻高頻”【例1】(多選)在如圖所示電路中，L為電感線圈，燈泡電阻為R，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無(wú)限大，交流電源的電壓u220sin 100t V，若保持電壓的有效值不變，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)減小B電壓表示數(shù)減小C燈泡變暗D燈泡變亮AC由u220sin 100t V，可得電源原來(lái)的頻率為f Hz50 Hz.當(dāng)電源頻率由原來(lái)的50 Hz增為100 Hz時(shí)，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(xiàng)A正確燈泡的電阻R是一定的，電流減小時(shí)，實(shí)際

7、消耗的電功率PI2R減小，燈泡變暗，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)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(shí)，UR減小因電源電壓有效值保持不變，故ULUUR，UL增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤含電感器的交流電路的動(dòng)態(tài)分析(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(zhǎng)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、電壓的變化情況訓(xùn)練角度1：對(duì)扼流圈的認(rèn)識(shí)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

8、對(duì)交流電的阻礙作用來(lái)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ABC扼流圈是利用變化的電流通過線圈時(shí)，感應(yīng)出自感電動(dòng)勢(shì)，從而來(lái)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(cuò)誤訓(xùn)練角度2：電感器對(duì)直流與交流的作用對(duì)比2(多選)如圖所示實(shí)驗(yàn)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(shí)燈較亮，擲向c、d時(shí)燈較暗B當(dāng)S擲

9、向a、b時(shí)燈較暗，擲向c、d時(shí)燈較亮CS擲向c、d，把電感線圈中的鐵芯抽出時(shí)燈變亮DS擲向c、d，電源電壓不變，而使頻率減小時(shí)，燈變暗A(chǔ)C線圈對(duì)直流無(wú)感抗，對(duì)交變電流有感抗，當(dāng)交流電頻率減小時(shí)，感抗變小，燈變亮，并且是有鐵芯時(shí)感抗更大，故鐵芯抽出時(shí)燈變亮,對(duì)容抗的理解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(shí)電容器充電，電容器極板上的電荷量增加，形成充電電流，如圖甲所示；當(dāng)電壓降低時(shí)，電容器放電，電容器極板

10、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)不斷地充電、放電，使電路中有持續(xù)的交變電流甲乙2對(duì)容抗及“阻礙”作用的理解(1)對(duì)容抗的理解：容抗是表示電容器對(duì)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、交變電流的頻率有關(guān)，可用XC來(lái)表示，單位是歐姆此公式雖然不要求掌握，但可以用來(lái)定性地分析問題，當(dāng)交變電流的頻率增加時(shí)，容抗減小(2)電容器對(duì)交變電流的阻礙作用：對(duì)導(dǎo)線中形成電流的自由電荷來(lái)說，當(dāng)電源的電壓推動(dòng)它們向某一方向做定向移動(dòng)的時(shí)候，電容器兩極板上積累的電荷卻反抗它們向這個(gè)方向做定向移動(dòng)，這就產(chǎn)生了對(duì)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

11、頻、阻低頻”3電容器的作用(1)隔直電容器，如圖甲所示，作用是“通交流、隔直流”，因?yàn)橹绷鞑荒芡ㄟ^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甲 (2)高頻旁路電容器，如圖乙所示，作用是“通高頻、阻低頻”，因?yàn)閷?duì)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(duì)低頻交變電流阻礙作用大，對(duì)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乙4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(dòng)的自由電荷與不動(dòng)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(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、交流均有阻礙作用對(duì)交流有阻礙

12、作用對(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)和交流電的頻率f決定由電容的大小和交流電的頻率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【例2】(多選)如圖所示，接在交流電源上的燈泡正常發(fā)光，以下說法正確的是()A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(duì)面積，燈泡變暗D使交變電流頻率減小，燈泡變暗思路點(diǎn)撥：交變電流可以“通過”電容器，使燈泡發(fā)光電容器的容抗大小與電容器的電容、交變電流的頻率成反比電容器的容抗越大

13、，燈泡越暗A(chǔ)CD電容器的電容與介電常數(shù)成正比，與正對(duì)面積成正比，與兩板間距離成反比而容抗與電容成反比，與頻率成反比把電介質(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(cuò)誤；減小電容器兩極板正對(duì)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，燈泡變暗，D正確含電容器的交流電路的動(dòng)態(tài)分析(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、電壓的變化情況訓(xùn)練角度1：對(duì)容抗相關(guān)因素的認(rèn)識(shí)3如圖所示，電路由正弦交流電源供電，

14、最大電壓保持不變，如果交變電流的頻率升高，則下列說法正確的是()A電容器上的電荷量最大值增大B電容器的容抗增大C電路中燈泡的亮度變亮D電路中燈泡的亮度變暗C當(dāng)交變電流的頻率升高時(shí)，電容器的容抗減小，燈泡的亮度變亮，燈泡兩端的電壓變大，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；由QCU可知，選項(xiàng)A錯(cuò)誤訓(xùn)練角度2：電容對(duì)交流信號(hào)中低頻及高頻成分的作用4(多選)如圖甲、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 ()甲乙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

15、得到的是低頻成分D圖乙中R得到的是高頻成分AC當(dāng)交變電流加在電容器上時(shí)，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(cuò)誤；乙圖中電容器通過交流高頻成分，阻礙交流低頻成分，R得到的是低頻成分，C正確，D錯(cuò)誤訓(xùn)練角度3：電阻、感抗、容抗的對(duì)比5.如圖所示，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CL1不變、L2變亮、L3變暗DL1不變、L2變暗、L3變

16、亮D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L3變亮，L2變暗又因?yàn)殡娮柙谥绷骱徒涣麟娐分衅鹣嗤淖饔?，故L1亮度不變，所以選D.課 堂 小 結(jié)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.電感器對(duì)交變電流的阻礙作用的大小用感抗表示，感抗的大小與線圈的自感系數(shù)和交流的頻率有關(guān)2低頻扼流圈可以“通直流，阻交流”，而高頻扼流圈可以“通低頻、通直流，阻高頻”3交變電流可以通過電容器，電容器對(duì)交流的阻礙作用可以用容抗表示，容抗的大小與電容和交流的頻率有關(guān)4電容具有“隔直流、通交流”、“阻低頻、通高頻”的作用.1關(guān)于電感器對(duì)交變電流的影響的說法，正確的是()A電感器對(duì)交變電流無(wú)阻礙作用B電感器對(duì)交變電流阻礙作

17、用的大小叫感抗C電感器對(duì)某一頻率的交變電流的阻礙作用跟線圈的自感系數(shù)無(wú)關(guān)D線圈的自感系數(shù)越小，交變電流的頻率越高，電感對(duì)交變電流的阻礙作用就越大B電感對(duì)交流電有影響，其阻礙作用的大小和線圈的自感系數(shù)L、交流電的頻率f有關(guān)，L越大，f越高，阻礙作用越大，故選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，B正確2如圖所示，在電路兩端加上正弦交流電，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1變亮，燈2變暗，燈3不變，則M、N、L中所接元件可能是()AM為電阻，N為電容器，L為電感線圈BM為電感線圈，N為電容器，L為電阻CM為電容器，N為電感線圈，L為電阻DM為電阻，N為電感線圈，L為電容器C本題的具體解題流程如

18、下：3對(duì)電容器能通交變電流的原因，下列說法中正確的有()A當(dāng)電容器接到交流電源上時(shí)，因?yàn)橛凶杂呻姾赏ㄟ^電容器，電路中才有交變電流B當(dāng)電容器接到交流電源上時(shí)，電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中才有交變電流C在有電容器的交流電路中，沒有電荷定向移動(dòng)D在有電容器的交流電路中，有電荷通過電容器B電容器能讓交流電通過，實(shí)際上是通過充放電來(lái)完成的，定向移動(dòng)的電荷并沒有從一個(gè)極板到另一個(gè)極板，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確4音箱中有高音揚(yáng)聲器和低音揚(yáng)聲器，為了讓特定揚(yáng)聲器得到較為純粹的高頻或低頻信號(hào)，常常借助由電容器與電感器組成的分頻器電路，信號(hào)通過圖甲和乙所示的分頻電路時(shí)，則關(guān)于揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音，下列說法中正確的是()甲乙A甲圖發(fā)出低音，乙圖發(fā)出高音B甲圖發(fā)出高音，乙圖發(fā)出低音C甲圖同時(shí)發(fā)出高音和低音D乙圖同時(shí)發(fā)出高音和低音A電容器C的作用是阻礙低頻電流通過，電感器L的作用是阻礙高頻電流通過，當(dāng)高頻和低頻交流電通入該電路，由于線圈通低頻，阻高頻，電容通高頻，阻低頻，所以甲圖發(fā)出低音，乙圖發(fā)出高音，故A正確；B、C、D錯(cuò)誤- 10 -