高中物理 第二章 交變電流 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)交變電流的作用課件 粵教版選修32

第二章交變電流第四節(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(guò)演示實(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以及與哪些因素有關(guān).3.能夠分析簡(jiǎn)單電路中的電容器、電感器的作用內(nèi)容索引知識(shí)探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究1一、電感器對(duì)交變電流的作用一、電感器對(duì)交變電流的作用導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，把帶鐵芯的線圈L與小燈泡串聯(lián)起來(lái)，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(1)兩種情況下燈泡的亮度有什么不同？說(shuō)明了什么？ 答案圖1甲圖中燈泡比乙圖中燈泡更亮，說(shuō)明電感器對(duì)交變電流有阻礙作用不論是換用自感系數(shù)更大的線圈還是調(diào)換頻率更高的交流電源，燈泡均變得更暗，說(shuō)明線圈的自感系數(shù)越大，交流電的頻率越高，線圈對(duì)交流電的阻礙作用越大(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(shuō)明了什么？ 答案圖1知識(shí)梳理知識(shí)梳理電感器的作用：(1)電感器的感抗是由 在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)引起的，與制成線圈導(dǎo)體的電阻無(wú)關(guān)是表征電感器對(duì)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(duì)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 頻變化的電流阻礙作用的大小大直交高低高即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤(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)繞制線圈的導(dǎo)線的電阻可以忽略時(shí)，線圈對(duì)交流沒(méi)有阻礙作用()(3)交流電的頻率越高，電感線圈對(duì)交流的阻礙作用越大()(4)線圈的匝數(shù)越多，對(duì)同一個(gè)交變電流的阻礙作用就越大()二、電容器對(duì)交變電流的作用二、電容器對(duì)交變電流的作用導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖2甲、乙所示，把燈泡和電容器串聯(lián)起來(lái)，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源上圖2(1)觀察燈泡的發(fā)光情況，并分析原因 答案甲圖中的燈泡不亮，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(méi)有電流，燈泡不亮乙圖中的電源是交流電源，把交流電源接到電容器兩個(gè)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(guò)”了電容器，燈泡就亮了，但實(shí)際上自由電荷并沒(méi)有通過(guò)電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)電容越大，燈泡越亮；頻率越高，燈泡越亮說(shuō)明電容器的電容越大、頻率越高，電容器對(duì)交變電流的阻礙作用越小(2)若把圖乙中的電容器去掉，變成圖丙所示電路，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么？ 答案燈泡變得比乙中亮，說(shuō)明電容器對(duì)交變電流有阻礙作用(3)在圖乙中，改變電容器的電容和電源頻率，燈泡亮度會(huì)有什么變化？說(shuō)明了什么？ 答案圖2電容器的作用：(1)電容器接到交流電源兩端時(shí)，交替地進(jìn)行 和 ，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交流“ ”了電容器(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(duì)交變電流的阻礙作用越 .知識(shí)梳理知識(shí)梳理充電放電通過(guò)交直高低大高小2題型探究一、對(duì)感抗的理解交變電流通過(guò)電感器時(shí)，由于電流時(shí)刻在變化，在線圈中就會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，而自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙原電流的變化，故電感器對(duì)交變電流產(chǎn)生阻礙作用例例1(多選)如圖3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(kāi)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擲向a、b時(shí)燈較暗，擲向c、d時(shí)燈較亮C.S擲向c、d，把電感線圈中的鐵芯抽出時(shí)燈變亮D.S擲向c、d，電源電壓不變，而使頻率減小時(shí)，燈變暗圖3答案解析線圈對(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.二、對(duì)容抗的理解電容器在充放電的過(guò)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(chǎng)，此電場(chǎng)的電場(chǎng)力阻礙著電荷的定向移動(dòng)，其表現(xiàn)就是電容器對(duì)交流電的阻礙作用.例例2(多選)圖4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4答案解析電容器有“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(cuò)誤；乙圖中交流高頻成分能通過(guò)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(cuò)誤.三、電阻、感抗、容抗的對(duì)比例例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C.L1不變、L2變亮、L3變暗D.L1不變、L2變暗、L3變亮圖5答案解析當(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.總結(jié)提升總結(jié)提升1.電阻對(duì)交流、直流有相同的阻礙作用，交流頻率變化時(shí)，阻礙作用不變.2.電感器通直流、阻交流，通低頻、阻高頻.3.電容器通交流、隔直流，通高頻、阻低頻.4.在分析電流變化時(shí)，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(cè)31.(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(wú)限大，交流電源的電壓u (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(shuō)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6123燈泡的電阻值R是一定的，電流減小時(shí)，實(shí)際消耗的電功率(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，因電源電壓的有效值保持不變，故ULUUR增大，選項(xiàng)B正確.1232.如圖7所示的電路，F(xiàn)為一交流發(fā)電機(jī)，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(jī)F的轉(zhuǎn)速增大B.使發(fā)電機(jī)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7123當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，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(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在平行板電容器間換用介電常數(shù)較小的電介質(zhì)時(shí)，電容器的電容減小，電容器兩極板間距離增大時(shí)電容也減小，當(dāng)電容減小時(shí)，容抗增大，對(duì)交變電流的阻礙作用增大，電流表A的示數(shù)減小，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤.1233.(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(gè)25 mH 的高頻扼流圈，C是一個(gè)100 pF的電容器，R是負(fù)載電阻，下列說(shuō)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(guò)R的電流中，低頻交流所占的百分比遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于高頻交流所占的百分比答案解析圖8123因?yàn)殡姼蠰是一個(gè)高頻扼流圈，“通低頻，阻高頻”，A選項(xiàng)正確；C是一個(gè)電容較小的電容器，所以對(duì)低頻的交流容抗就較大，故選項(xiàng)C正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)分析可知通過(guò)電阻R的電流中，低頻交流所占百分比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高頻交流所占的百分比，選項(xiàng)D正確.123