粵教版選修32 第二章 45 電感器對交變電流的作用 電容器對交變電流的作用 學案.docx

目標定位1.通過實驗了解電容器、電感器對交變電流的阻礙，能夠分析簡單電路中的電容器、電感器的作用2知道感抗、容抗，了解感抗、容抗與哪些因素有關一、電感器對交變電流的作用1實驗探究：參考儀器：兩個規(guī)格完全相同的小燈泡，可拆變壓器，滑動變阻器，雙刀雙擲開關，學生電源實驗裝置的連接如圖1所示圖1實驗1：從可拆變壓器中取出線圈接入電路，由于線圈的電感很小，可看作純電阻電路把開關s先接到直流電源，調節(jié)滑動變阻器使兩個燈泡的亮度相同，然后再將開關s接到交流電源，比較兩個燈泡的亮度(1)實驗現(xiàn)象：兩個燈泡的亮度基本相同(2)實驗結論：由于沒有鐵芯，線圈自感系數(shù)很小，當線圈可看作純電阻時，它對交變電流的影響與等值的純電阻所產生的影響是完全一樣的實驗2：將線圈套入可拆變壓器的u臂端，把開關s接到直流電源，調節(jié)滑動變阻器使兩個燈泡的亮度相同，然后再將開關s接到交流電源，比較兩個燈泡的亮度(1)實驗現(xiàn)象：燈泡l1明顯比燈泡l2暗(2)實驗結論：說明電感線圈有通直流、阻交流的作用實驗3：將可拆變壓器的條形鐵軛放上后，把開關s接通直流電源，調節(jié)滑動變阻器使兩個燈泡的亮度相同，然后再將開關s接通交流電源，比較兩個燈泡的亮度(1)實驗現(xiàn)象：燈泡l2亮度不變，而燈泡l1微亮或不亮(2)實驗結論：說明電感線圈的自感系數(shù)越大，感抗越大，對交變電流的阻礙作用越明顯2感抗：(1)定義：電感器對交變電流阻礙作用的大小(2)影響因素：線圈的自感系數(shù)越大，交流的頻率越高，感抗越大3低頻扼流圈和高頻扼流圈類型區(qū)別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、阻高頻深度思考電感器為什么對交變電流有阻礙作用？答案電感器的阻礙作用是由交變電流通過線圈時的自感電動勢引起的，自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，自感電動勢越大，對電流的阻礙作用越大例1在如圖2所示的電路中，l為電感線圈，d為燈泡，電流表的內阻為0，電壓表的內阻無限大，交流電源的電壓為u220sin(100t)v.若保持電壓的有效值不變，只將電源的頻率改為100 hz，下列說法中正確的是()圖2a電流表的示數(shù)增大b電壓表的示數(shù)增大c燈泡變暗d燈泡變亮答案bc解析由u220sin(100t)v，可得電源原來的頻率為f hz50 hz，當電源的頻率由原來的50 hz增大為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d的電阻是一定的，電流減小時，燈泡d實際消耗的電功率pi2r減小，燈泡d變暗，選項c正確，選項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；設燈泡d兩端的電壓為ud，則電源電壓的有效值為uulud，因udir，故電流i減小時，ud減小，因電源電壓的有效值保持不變，故uluud增大，選項b正確線圈對交變電流感抗的大小不僅與線圈自身(自感系數(shù))有關，還與交變電流的頻率有關.交流電的頻率越大，感抗越大.二、電容器對交變電流的作用1電容器僅讓交變電流通過實驗探究參考儀器：兩個規(guī)格完全相同的小燈泡，電容器，雙刀雙擲開關，學生電源實驗裝置的連接如圖3所示圖3實驗1：把開關s接到直流電源上，觀察兩個燈泡的發(fā)光情況，這種現(xiàn)象說明了什么？實驗現(xiàn)象：燈泡l2亮，燈泡l1不亮實驗結論：說明恒定電流不能(填“能”或“不能”)通過電容器實驗2：把開關s接到交流電源上，觀察兩個燈泡的發(fā)光情況，這種現(xiàn)象說明了什么？實驗現(xiàn)象：兩個燈泡均能(填“能”或“不能”)發(fā)光實驗結論：交變電流能夠“通過”電容器可見，電容器具有“隔直流、通交流”的特性2電容器對交變電流的作用實驗探究參考儀器：三個規(guī)格完全相同的小燈泡，三個電容器c1、c2、c3(c1c2c3)，學生電源，開關，導線實驗裝置的連接如圖4所示圖4實驗1：先將開關s1和s2斷開，接上交流電源，觀察燈泡l2和l3的發(fā)光情況，再閉合開關s2，將電容器c3短接，觀察燈泡l3的發(fā)光變化情況，這種現(xiàn)象說明了什么？實驗現(xiàn)象：先將開關s1和s2斷開，接上交流電源后，燈泡l2與燈泡l3一樣亮；再閉合開關s2后，燈泡l3明顯要比燈泡l2亮實驗結論：由于電容器c3被短路，電容器c2沒有被短路，說明電容器對交變電流有阻礙作用實驗2：閉合開關s1和s2，接上交流電源，觀察三個燈泡的發(fā)光情況，這種現(xiàn)象說明了什么？實驗現(xiàn)象：閉合開關s1和s2，接上交流電源后，燈泡l3最亮，燈泡l1次之，燈泡l2最暗實驗結論：燈泡l3最亮是由于電容器c3被短路說明電容器對交變電流有阻礙作用；燈泡l1要比燈泡l2亮則是因為c1c2，說明電容越大，對交變電流的阻礙作用反而越小3容抗(1)定義：電容器對交變電流阻礙作用的大小(2)影響因素：電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗越小(3)作用：“通交流，隔直流；通高頻，阻低頻”4隔直電容器和高頻旁路電容器(1)隔直電容器：如圖5，在兩級電路之間串聯(lián)一個電容器，可使交流成分通過，而阻止直流成分通過圖5(2)高頻旁路電容器：如圖6，在下一級電路的輸入端并聯(lián)一個電容器，高頻成分就通過電容器，而使低頻成分輸入到下一級裝置圖6深度思考(1)交變電流為什么能“通過”電容器？(2)電容器為什么會對交變電流有阻礙作用？答案(1)把交流電源接到電容器兩個極板，電容器交替進行充電和放電，于是電路中就有了電流，好像是交變電流“通過”了電容器，但實際自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質(2)對于在導線中形成電流的自由電子來說，當電源的電動勢推動它們向某一方向做定向運動時，電容器兩極板上積聚的電荷就阻礙它們向這個方向運動，這就產生了電容器對交變電流的阻礙作用例2如圖7所示，電路由交流電源供電，最大電壓保持不變，如果交變電流的頻率升高，則下列說法中正確的是()圖7a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答案c解析當交變電流的頻率升高時，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c正確，選項b、d錯誤；由qcu可知，選項a錯誤交變電流不同于直流，交變電流能“通過”電容器，所以燈泡會亮.交變電流的頻率改變，電容器的容抗改變，電容器兩端的電壓變化，燈泡兩端的電壓也隨著變化.例3如圖8甲、乙兩圖是電子技術中的常用電路，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“”表示關于兩圖中負載電阻r上得到的電流特征是()圖8a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得到的是高頻成分答案ac解析當交變電流加在電容器上時，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；乙圖中電容器能通過交流高頻成分，阻礙交流低頻成分，r得到的是低頻成分，c正確，d錯誤電容器對交流電的阻礙作用概括為“通交流、隔直流；通高頻，阻低頻”.三、電阻、感抗、容抗的作用及區(qū)別1容抗的大小除了與電容自身的性質有關外，還與交變電流的頻率有關若用xc表示容抗，則xc.2感抗的大小除了與電感線圈自身的性質有關外，還與交變電流的頻率有關，若用xl表示感抗，則xl2fl.3電阻無論對直流還是交流，阻礙作用相同，只取決于電阻本身例4如圖9所示，當交流電源電壓恒為220 v，頻率為50 hz 時，三只燈泡a、b、d的亮度相同，若將交流電的頻率改為100 hz，則()圖9aa燈最暗bb燈最暗cd燈最暗d三只燈泡的亮度依然相同答案a解析當交變電流的頻率增大時，線圈的感抗變大，電容器的容抗變小，所以a燈變暗，b燈變亮，d燈亮度不變，故a正確電感器、電容器對交變電流的阻礙作用與交變電流的頻率有關，而電阻對交變電流的阻礙作用和交變電流的頻率無關.1(感抗及其應用)(多選)如圖10所示的實驗電路中，若交流電壓的有效值與直流電壓相等，s為雙刀雙擲開關，下列敘述中正確的是()圖10a當s擲向a、b時燈較亮，擲向c、d時燈較暗b當s擲向a、b時燈較暗，擲向c、d時燈較亮cs擲向c、d，把電感線圈中的鐵芯抽出來時燈變亮ds擲向c、d，電源電壓不變，而使頻率減小時燈變暗答案ac解析線圈對恒定電流無感抗，對交變電流有感抗，并且有鐵芯時感抗變大故選項a、c正確2(容抗及其應用)(多選)如圖11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()圖11a把電介質插入電容器，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，燈泡變亮答案ac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，與頻率成反比把電介質插入電容器，電容變大，容抗減小，燈泡變亮，a正確；電容器兩板間的距離增大，電容減小，容抗增大，燈泡變暗，b錯誤；減小電容器兩板間的正對面積，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，燈泡變暗，d錯誤3(感抗、容抗的區(qū)別)在收音機線路中，經天線接收下來的電信號既有高頻成分又有低頻成分，經放大后送給下一級，需要把低頻成分和高頻成分分開，只讓低頻成分輸入給下一級，我們采用了如圖12所示的裝置電路，其中代號a、b應選擇的元件是()圖12aa是電容較大的電容器，b是低頻扼流圈ba是電容較大的電容器，b是高頻扼流圈ca是電容較小的電容器，b是低頻扼流圈da是電容較小的電容器，b是高頻扼流圈答案d解析a應該將高頻成分旁路掉，所以應該用電容較小的電容器；b應該讓低頻成分通過，所以應該用高頻扼流圈故選項d正確4(電阻、感抗、容抗的區(qū)別)如圖13所示，把電阻r、電感線圈l、電容器c并聯(lián)到一交流電源上，三個電流表的示數(shù)相同若保持電源電壓大小不變，而將頻率降低，則三個電流表的示數(shù)i1、i2、i3的關系是()圖13ai1i2i3bi1i2i3ci2i1i3di3i1i2答案c解析在交流電路中，當頻率減小時，電阻對交流的阻礙作用不變，電感線圈對交流的阻礙作用(感抗)減小，電容器對交流的阻礙作用(容抗)增大所以r支路電流i1不變，l支路電流i2增大，c支路電流i3減小，選項c正確題組一感抗及其應用1如圖1所示的電路中，正弦交流電源電壓的有效值為220 v，則關于交流電壓表的示數(shù)，以下說法中正確的是()圖1a等于220 v b大于220 vc小于220 v d等于零答案c解析電感線圈對交變電流產生感抗，具有“通直流、阻交流，通低頻、阻高頻”的作用，故c正確2一個燈泡通過一個線圈與一交流電源相連接，如圖2所示一塊鐵插進線圈之后，該燈將()圖2a變亮b變暗c沒有影響d無法判斷答案b解析插入鐵改變了電感的自感系數(shù)，自感系數(shù)增大，感抗增大，降落的電壓增大，燈泡上的電壓減小，所以燈變暗3如圖3所示，交流電源的電壓有效值跟直流電源的電壓相等，當將雙刀雙擲開關接到直流電源上時，燈泡的實際功率為p1，而將雙刀雙擲開關接在交流電源上時，燈泡的實際功率為p2，則()圖3ap1p2bp1p2cp1p2d不能比較答案b解析接在直流電源上，線圈對直流沒有阻礙作用，電能全部轉化為燈泡的內能，而當接至交流電源上時，線圈對電流有阻礙作用，因此電能除轉化成燈泡的內能外，還有一部分電能轉化為磁場能，故p1p2.題組二容抗及其應用4(多選)對電容器能通交變電流的原因，下列說法正確的是()a當電容器接到交流電源上時，因為有自由電荷通過電容器，電路中才有交變電流b當電容器接到交流電源上時，電容器交替進行充電和放電，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d在有電容器的交流電路中，沒有電荷通過電容器答案bd解析電容器實質上是通過反復充、放電來實現(xiàn)通電的，并無電荷通過電容器5如圖4所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交流電源的兩端，當交流電的頻率增加時()圖4a電容器電容增加b電容器電容減小c燈變暗d燈變亮答案d解析由c可知，c與f無關，故c不變，a、b錯誤交變電流的頻率增加，容抗變小，電流變大，故d正確6如圖5所示的電路，f為一交流發(fā)電機，c為平行板電容器，為使電流表的示數(shù)增加，可行的方法是()圖5a使發(fā)電機f的轉速增加b使發(fā)電機f的轉速減小c在平行板電容器間換用介電常數(shù)較小的電介質d使電容器兩極板間距離增大答案a解析當發(fā)電機轉速增加時，交變電流的頻率增大，電容器容抗減小，電流表的示數(shù)增大，a項正確，b項錯誤；換用介電常數(shù)較小的電介質，電容c減小，增大兩極板間距離時，電容c也減小，容抗增大，對交變電流的阻礙作用增大，電流表的示數(shù)減小，c、d項錯誤題組三電阻、感抗和容抗的區(qū)別7某信號源中有直流成分、交流高頻成分和交流低頻成分，為使放大器僅得到交流低頻成分，如圖所示電路中可行的是()答案d解析a圖放大器得到所有成分b圖放大器可得到直流成分，若為高頻扼流圈也能得到低頻成分c圖既可得高頻成分也可得低頻成分d圖通過c1的是高、低頻成分都有，通過c2的旁路電容將高頻成分濾去，故只有d合適圖68(多選)如圖6所示的電路中，a、b、c三燈亮度相同，電源為220 v、50 hz的交流電源，以下敘述中正確的是()a改接220 v、100 hz的交流電源時，a燈變亮，b燈變暗，c燈亮度不變b改接220 v、100 hz的交流電源時，a燈變暗，b燈變亮，c燈變亮c改接220 v的直流電源時，a燈熄滅，b燈變亮，c燈亮度不變d改接220 v的直流電源時，a燈熄滅，b燈變亮，c燈變暗答案ac解析增加交流電源的頻率時，感抗增大，容抗減小，電阻的阻礙不變故a燈變亮，b燈變暗，c燈不變，故a正確，b錯誤；改為直流電源時，電容斷路，a燈熄滅，電感l(wèi)無感抗，b燈更亮，電阻r阻礙不變，c燈亮度不變9如圖7所示，甲、乙是規(guī)格相同的燈泡，接線柱a、b接電壓為u的直流電源時，無論電源的正極與哪一個接線柱相連，甲燈均能正常發(fā)光，乙燈完全不亮當a、b接電壓的有效值為u的交流電源時，甲燈發(fā)出微弱的光，乙燈能正常發(fā)光，則下列判斷正確的是()圖7a與甲燈串聯(lián)的元件x是電容器，與乙燈串聯(lián)的元件y是電感線圈b與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器c與甲燈串聯(lián)的元件x是二極管，與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器d與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件y是二極管