《高中物理 第二章 交變電流 第五節(jié) 電容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)《高中物理 第二章 交變電流 第五節(jié) 電容器對交變電流的作用學(xué)案 粵教版選修3-2（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第五節(jié)電容器對交變電流的作用學(xué)習(xí)目標(biāo)重點難點1通過實驗知道電容器對交流電的導(dǎo)通和阻礙作用2能說出容抗的物理意義及影響因素3能知道電容器在電子技術(shù)中的應(yīng)用4能夠分析簡單交變電路中電容器的作用重點：電容器對交變電流的阻礙作用難點：1容抗概念2影響容抗大小的因素一、電容器僅讓交變電流通過1實驗電路2實驗現(xiàn)象電路中串有電容器時，接通穩(wěn)恒直流電源，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，恒定電流不能通過電容器4電容器導(dǎo)通交流電的實質(zhì)兩極板間的電壓周期性變化，使電容器反復(fù)地充電和放電，在電路中形成交變電流預(yù)習(xí)交流1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
2、好的絕緣，但是有時用手觸摸外殼時會有“麻手”的感覺，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？答案：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(jìn)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)備都增加了接地線二、電容器對交變電流的作用1實驗探究（1）實驗電路：如圖（2）探究過程：閉合S和S，改變交流電的頻率、電壓，觀察兩個燈泡D和D的發(fā)光情況斷開S，使交流電的電壓不變，頻率變化時，觀察燈泡D的亮度變化斷開S，交流電的電壓、頻率不變，改變電容器的電容，觀察燈泡的亮度變化（3）實驗結(jié)論：
3、電容器對交流電有阻礙作用，且其阻礙作用的大小與交流電的頻率和電容器的電容有關(guān)2容抗電容器對交流電的阻礙作用3影響容抗大小的因素電容器的電容越小，容抗越大；交流電頻率越低，容抗越大預(yù)習(xí)交流2電容器對交流電的阻礙作用同電阻對電流的阻礙作用相同嗎？電容器對交流電的阻礙作用與電容器對直流電的阻礙作用相同嗎？答案：均不相同電阻對電流的阻礙作用與電阻內(nèi)的自由電荷或?qū)щ婋x子的熱運動有關(guān)電容器對直流電為完全的阻隔，不能通過；電容器對交流電的阻礙作用表現(xiàn)為容抗，電容器具有容抗是由于極板充電帶有電荷后，會產(chǎn)生阻礙電流的反向電壓，從而對繼續(xù)充電過程產(chǎn)生阻礙作用三、隔直電容器和高頻旁路電容器1隔直電容器只讓交流信號通
4、過而直流成分不能通過，如下圖甲所示2旁路電容器低頻信號不能通過而高頻干擾信號可以通過，如下圖乙所示預(yù)習(xí)交流3隔直電容器和旁路電容器在電路中的作用是否相同？答案：不相同隔直電容器讓有用的交流信號通過；旁路電容器把無用的高頻信號過濾掉一、電容器對交流電的導(dǎo)通作用1交變電流通過電容器時，自由電荷是否通過了兩極板間的絕緣介質(zhì)？答案：不是，之所以電路中有電流是因為交流電源對電容器不斷地充、放電形成的2當(dāng)把電容器單獨或是與其他用電器串聯(lián)接在穩(wěn)恒直流電源兩端時，其兩極板間的電壓相同嗎？如果接在交流電源兩端呢？答案：接直流電源時相同，接交流電源時不同當(dāng)導(dǎo)線電阻不能忽略，或電路中還串聯(lián)有其他用電器時，電容器仍然
5、周期性地充電和放電，只是這種情況下電路電壓會被電阻或其他用電器分擔(dān)掉一部分，電容器兩極板間的交變電壓不再等于電路兩端的交變電壓了3為什么交變電流能“通過”電容器而穩(wěn)恒電流卻不能？答案：（1）電容器的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，而是在交流電源作用下，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，如圖甲；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，如圖乙由于電容器反復(fù)不斷地充電和放電，使電路中有持續(xù)的交變電流（2）當(dāng)電容器與穩(wěn)恒直流電源的
6、兩極相連接時，除了接通的瞬間因電容器充電而有瞬時電流外，一旦充電完畢，電容器兩極板間的電壓與電源兩極的電壓相等，且保持不變，電路中就沒有電流了如圖，將電燈與電容器串聯(lián)接入通有交變電流的電路中，燈泡發(fā)光，則（）A自由電荷通過了電容器兩極板間的絕緣電介質(zhì)B自由電荷沒有通過電容器兩極板間的絕緣電介質(zhì)C接入交變電源使電容器兩極板間的絕緣電介質(zhì)變成了導(dǎo)體D電容器交替進(jìn)行充放電，電路中就有電流，表現(xiàn)為交變電流“通過”了電容器答案：BD解析：與電容器串聯(lián)的燈泡，接在交變電流的電路中燈泡發(fā)光，說明有電流通過燈泡，但形成電流的電荷并沒有通過電容器兩極板間的電介質(zhì)使燈泡發(fā)光的電流只是隨著電壓變化而對電容器不斷充電
7、與放電的電流，就好像有電流通過電容器電容器對交流電的導(dǎo)通作用，是一種等效導(dǎo)通它的實質(zhì)是電容器不停地充電、放電，其間沒有電荷通過電容器，電容器沒有被擊穿故在應(yīng)用電容器時，要注意兩端的交變電壓最大值不能超過其擊穿電壓二、電容器對交流電的阻礙作用1試分析電容器的容抗與哪些因素有關(guān)答案：電容器的電容越大，充放電顯示的容抗越小；反之充放電顯示的容抗越大交變電流的頻率越高，電容器充放電的速度越快，充放電顯示的容抗越小，反之充放電顯示的容抗越大所以，電容器的容抗與電容和交變電流的頻率有關(guān)2若要通高頻、阻低頻，應(yīng)選用電容大些的電容器還是選用電容小些的電容器？答案：若要通高頻、阻低頻，電容的容抗在低頻時應(yīng)表現(xiàn)為
8、很大，故應(yīng)選用電容較小的電容器3為什么電容器的電容越小，容抗越大？交流電的效率越低，電容器的容抗也越大呢？答案：電容器具有容抗是由于極板充電帶有電荷后，會產(chǎn)生阻礙電流的反向電壓，從而對繼續(xù)充電產(chǎn)生阻礙作用電容越大，在充電過程中兩極板間電壓增長就越慢，對繼續(xù)充電的阻礙作用就越小；交變電流的頻率越高，即電流方向變化越快，電容器兩極板間電壓還來不及達(dá)到較高時，電流就已經(jīng)反向，從而對繼續(xù)充電的阻礙作用變小因此，電容越大，頻率越高，容抗越小如圖所示，平行板電容器與燈泡串聯(lián)，接在交流電源上的燈泡正常發(fā)光，則（）A把電介質(zhì)插入電容器，燈泡一定變亮B把電容器兩極板距離增大，燈泡一定變亮C使電容器兩極板正對面積
9、減小，燈泡一定變亮D使交流電頻率增加，燈泡變亮思路點撥：解答本題應(yīng)把握以下三點：（1）理解容抗的本質(zhì)；（2）熟練掌握平行板電容器的電容公式；（3）理解電容大小與容抗的關(guān)系答案：AD解析：由電容器電容的決定式C可知：插入電介質(zhì)，電容C增大；極板間距離d增大，C減??；減小兩極板正對面積，C減小因電容越大，容抗越小，對交變電流的阻礙作用越小，故A正確，B、C錯誤；電容器具有“通高頻、阻低頻”的作用，交流電頻率越高，對電流阻礙作用越小，故D正確電容器在電路中的作用可簡單概括為“隔直流、通交流，頻率越高，阻礙越小”電容器的容抗大小的公式是XC式中f是交流電的頻率，C是電容器的電容三、電阻、容抗、感抗的對
10、比分析通過近兩節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道電容器存在容抗，電感器存在感抗，它們都對交流電存在阻礙作用你能結(jié)合近兩節(jié)課的知識，簡要說一下容抗、感抗與我們以前學(xué)習(xí)過的電阻的區(qū)別嗎？答案：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這個方向上定向移動的電荷的反抗作用在電路中的特點對直流、交流均有阻礙作用只對變化的電流（如交流）有阻礙作用不能通直流，只能通變化的電流決定因素由導(dǎo)體本身（長短、粗細(xì)、材料）決定，與溫度有關(guān)由線圈的自感系數(shù)和交流電的頻率決定（成正比）由電容的大小和交流電的頻率決定（成反比）電能的轉(zhuǎn)化與做功電流通過電阻做功
11、，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場能互相轉(zhuǎn)化電能與電場能互相轉(zhuǎn)化如圖所示的電路中，a、b兩端連接的交流電源既含高頻交流，又含低頻交流，L是一個25 mH高頻扼流圈，C是一個100 pF的電容器，R是負(fù)載電阻，下列說法不正確的是（）AL的作用是“通低頻，阻高頻”BC的作用是“通交流，隔直流”CC的作用是“通高頻，阻低頻”D通過R的電流中，低頻交流所占的百分比遠(yuǎn)大于高頻交流所占的百分比答案：B解析：L是一個自感系數(shù)很小的高頻扼流圈，其作用是“通低頻，阻高頻”，A正確；C是一個電容很小的電容器，在題圖示電路中，對高頻交流的容抗遠(yuǎn)小于對低頻交流的容抗，其作用是“通高頻、阻低頻”，C正確；因電路中無直流電流，B
12、錯誤；由于L對高頻交流的阻礙作用和C對高頻交流的旁路作用，使得通過R的電流中，低頻交流所占的百分比遠(yuǎn)大于高頻交流的百分比，D正確電感、電容接到交流電源上時，電能與磁場能或電場能互相轉(zhuǎn)化，而電流通過電阻時，必然會產(chǎn)生焦耳熱，從而造 成電能的損耗1有關(guān)電容對交變電流的影響的以下說法中，正確的是（）A交變電流能通過電容器B電容器具有通直流、阻交流的作用C對電容較小的電容器，它具有通高頻、阻低頻的功能D電容器的電容越大，交變電流的頻率越高，電容器對交變電流的阻礙作用就越大答案：AC解析：電容對交變電流有阻礙作用，阻礙作用的大小用容抗表示，電容器的電容越大，交流的頻率越高，電容器的容抗越小電容器在交變電
13、路中的作用：通交流，隔直流；通高頻，阻低頻所以A、C正確2如圖所示的電路，F(xiàn)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)增加，可行的辦法是（）A使發(fā)電機F的轉(zhuǎn)速增加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：A解析：本題考查電容對交變電流的阻礙作用本題的關(guān)鍵是理解容抗與交變電流的頻率和電容器的電容都成反比當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速增加時，交變電流的頻率增大，容抗減小，電流表A的讀數(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，使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
14、用增大，電流表A示數(shù)減小，C、D兩項均錯誤故正確選項為A3有兩個電容器的電容分別為C15 F，C23 F，分別加在峰值一定的交變電源上在下列各種情況下，哪種情況通過電容器的電流最大（）A在C1上所加交變電流的頻率為50 HzB在C2上所加交變電流的頻率為50 HzC在C1上所加交變電流的頻率為100 HzD在C2上所加交變電流的頻率為100 Hz答案：C解析：當(dāng)交變電源的頻率增加時，電容器充放電的速度加快，電容器的容抗減??；當(dāng)電容器的電容越大時，其對交流電的阻礙作用也越小，C對4下面的電路圖是電子技術(shù)中的常用電路a、b是電路的輸入端，其中輸入的高頻電流用“”表示，低頻電流用“”表示，直流電流用
15、“”表示對負(fù)載電阻R中通過的電流特征，以下說法不正確的是（）A圖甲中通過R的是交變電流B圖乙中通過R的是高頻電流C圖乙中通過R的是低頻電流D圖丙中通過R的是直流電流答案：B解析：交流電可以通過電容器，而直流電不能通過，所以甲中通過R的是交變電流，A對；由于乙圖中的電容器的電容很小，容抗很大，能阻低頻，通高頻，通過R的是低頻電流，B錯，C對；丙圖中的電容器的電容很大，能隔直流，通交流，通過R的是直流電流，D對5如圖所示為某電器中電路的一部分，當(dāng)輸入有直流成分、交流低頻成分和交流高頻成分的電流后，在其輸出端得到可調(diào)大小的交流低頻成分，那么有關(guān)各元器件的作用的說法中，不正確的有（）AC1為高頻旁路電容器，交流高頻成分被該電容器短路BR為滑動變阻器，它的滑動片上下移動可以改變輸出端電壓的大小CC2為隔直電容器，交流低頻成分通過該電容器輸出DC1的電容較大、C2的電容較小答案：D解析：因其輸出端得到可調(diào)大小的交流低頻成分，所以高頻電流應(yīng)被C1短路，C1應(yīng)為高頻旁路電容器，且電容較??；低頻成分可以通過C2，直流電不能通過，應(yīng)為隔直電容器6
高中物理 第二章 交變電流 第五節(jié) 電容器對交變電流的作用學(xué)案 粵教版選修3-2
