人教版選修(3-2)《電感和電容對交變電流的影響》教案1

1、最新人教版選修（3-2）電感和電容對交變電流的影響教案1五章交變電流5.3 電感和電容對交變電流的影響【教學(xué)目標(biāo)】1 .知道為什么電感對交變電流有阻礙作用.2 .知道用感抗來表示電感對交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關(guān).3 .知道交變電流能通過電容 ，知道為什么電容器對交變電流有阻礙作用.4 .知道用容抗來表示電容對交變電流阻礙作用的大小，知道容抗與哪些因素有關(guān).重點(diǎn)：電感和電容對交變電流的影響難點(diǎn)：電感和電容對交變電流的影響【自主預(yù)習(xí)】 二感抗1 .定義： 對電流阻礙作用的大小，用感抗表示.2 .感抗的成因：因?yàn)榻蛔冸娏鞯?隨時(shí)間周期性變化，這個(gè)變化的電流 通過線圈時(shí)產(chǎn)生一個(gè)自感

2、電動(dòng)勢 ，自感電動(dòng)勢總是阻礙 的變化，故線圈對交變電流 有阻礙作用，這就是感抗.3 .決定因素：研究可得出線圈的感抗 Xl與它的自感系數(shù) L及交變電流的頻率f間有如下的關(guān)系：XL = 2TtfL二、低頻扼流圈和高頻扼流圈1 .低頻扼流圈：自感系數(shù) 的線圈（約幾十亨）,線圈電阻較，對直流的阻 礙作用較/R_,這種線圈可以“通 , 阻”。2 .高頻扼流圈：自感系數(shù)較小的線圈（約幾個(gè)毫亨），對低頻交變電流的阻礙作用較而對高頻交變電流的阻礙作用很, 可以用來“通，阻"。三、交變電流能夠“通過”電容器.（1）電流實(shí)際上并沒有通過電容器,也就是說,自由電荷定向移動(dòng),不會(huì)從一個(gè)極板經(jīng)極板間的電介質(zhì)

3、到達(dá)另一個(gè)極板.（2）電容器“通交流”，只不過是在交變電壓的作用下，當(dāng)電源電壓升高時(shí) ，電容器 ，電荷向電容器的極板上集聚，形成;當(dāng)電源電壓降低時(shí) ，電容器 ,電荷從電容器的極板上放出 ，形成.電容器交替進(jìn)行充電和放電電路中就有了電流，表現(xiàn)為交流“通過” 了電容器.四、容抗1 .定義： 對交流的阻礙彳用的大小，用容抗來表示.2 .成因：電容器接入交流電路中后，極板上的電荷形成了二極板間的電壓 ，這電壓和電源電壓相反，從而產(chǎn)生了對交變電流的阻礙作用，即形成了容抗.3 .決定因素：交流電路中的容抗和交變電流的頻率、電容器的電容成反比.容抗與交變電流的頻率和電容的關(guān)系為Xc= 1/2 fC,即交流電

4、的頻率越大，電容越 ， 電容器對交變電流的阻礙作用越小，容抗越.五、電感和電容在電路中的作用1 .電感的作用是：“通 、阻、通、阻” .2 .電容的作用是：“通 、直流、通、阻” .【典型例題】一、電感對交變電流的影響【例1】交變電流通過一段長直導(dǎo)線時(shí)，電流為I,如果把這根長直導(dǎo)線繞成線圈，再接入 原電路，通過線圈的電流為I',則（）A. I' >IB . I ' <I圖3C. I' = I D .無法比較【例2】一個(gè)燈泡通過一個(gè)粗導(dǎo)線的線圈與一交流電源相連接，如圖所示.一塊鐵插進(jìn)線圈之后，該燈將：（）A .變亮B .變暗C .對燈沒影響 D .無法

5、判斷二、交變電流通過”電容器【例3】對交流電通過電容器的理解正確的是（）A.交變電流能夠使電容器極板間的絕緣介質(zhì)變成導(dǎo)體 B.交變電流定向移動(dòng)的電荷通過電容器兩板間的絕緣介質(zhì)C.交變電流能夠使電容器交替進(jìn)行充電、放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交變電流通過了電容器D.交變電流通過了電容器，實(shí)際上自由電荷并沒有通過電容器極板間的絕緣介質(zhì)（擊穿除外） 三、電容對交變電流的影響例4如圖1所示，某輸電線路橫穿公路時(shí)，要在地下埋線通過.為了保護(hù)輸電線不至 于被壓壞，可預(yù)先鋪設(shè)結(jié)實(shí)的過路鋼管，再讓輸電線從鋼管中穿過.電線穿管的方案有兩種 甲方案是鋪設(shè)兩根鋼管，兩條輸電線分別從兩根鋼管中穿過，乙方案是只鋪設(shè)一

6、根鋼管，兩條輸電線都從這一根鋼管中穿過，如果輸電導(dǎo)線輸送的電流很強(qiáng)大，那么，以下說法正確的是（）甲乙6 / 6A.無論輸送的電流是恒定電流還是交變電流.甲、乙兩方案都是可行的B.若輸送的電流是恒定電流，甲、乙兩方案都是可行的C.若輸送的電流是交變電流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D.若輸送的電流是交變電流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的【思維步步高】恒定電流和交變電流的區(qū)別是什么？鋼管與電流間形成什么電器元件? 怎樣才能消除影響？ 四、電容、電感在電路中的綜合應(yīng)用例5如圖3所示，從AO輸入的信號中，有直流電和交流電兩種成分.（1）現(xiàn)在要求信號到達(dá)BO兩端只有交流電，沒有直流電，需要在AB

7、端接一個(gè)什么元件？該元件的作用是什 么？（2）若要求信號到達(dá) BO端只有直流電而沒有交流電，則應(yīng)在AB端接入一個(gè)什么元件? 該元件的作用是什么？【課后練習(xí)】1.如圖4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A .把電介質(zhì)插入電容器，燈泡變亮B.增大電容器兩極板間的距離 ，燈泡變亮C.減小電容器兩極板間的正對面積，燈泡變暗D.使交變電流頻率減小，燈泡變暗2.如圖5所示,把電阻R,電感線圈L,電容C并聯(lián),接到一個(gè)交流電源上，三個(gè)電流表示數(shù)相 同，若保持電源電壓大小不變，而將電源頻率增大，則三個(gè)電流表示數(shù)Ii、b I3的關(guān)系是（）A、Il=l2=l3B、Il>l2>l3C、

8、I2>I 1>I 3D、I3>I 1>I 23.如圖53 6所示,輸入端ab的輸入電壓既有直流成分，又有交流成分，以下說法中，正 確的是（L的直流電阻不為零）（）A.直流成分只能從L通過IB.交流成分只能從R通過C.通過R的既有直流成分又有交流成分°TD .通過L的直流成分比通過R的直流成分要大,4 .如圖5 37所示電路中2為220 V交流電源，C為電容器，R是電阻，這 一交流電路電壓有效值關(guān)系是U2= UR+ uC.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.等于零5 .如圖53 8所示，交流電源的

9、電壓為 220 V,頻率f=50 Hz,三只燈Li、相同，線圈L無直流電阻，若將交流電源白頻率變?yōu)?f=100出,則（）A. Li燈比原來亮B. L2燈比原來亮C. L3燈和原來一樣亮D. L3燈比原來亮6 .如圖5所示，Li、L2和L3是相同型號的白熾燈，Li與電容器C串聯(lián),L2與帶鐵芯的線圈L串聯(lián),L3與一個(gè)定值電阻 R串聯(lián).當(dāng)a、b間接電壓有效值為 U、頻率為f的正弦交流電源時(shí)，三只燈泡的亮度相同.現(xiàn)將 a、b間接另一正 弦交流電源時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡Li變亮、L2變暗、L3亮度不變.由此可 知，另一正弦交流電源可能是（）A.電壓有效值仍為 U,而頻率大于fB.電壓有效值大于 U,而頻率大于fC

10、.電壓有效值仍為 U,而頻率小于fD.電壓有效值小于 U,而頻率大于f7.如圖6所示交流電源的電壓有效值跟直流電源的電壓相等，當(dāng)將雙刀雙擲開關(guān)接到直流電源上時(shí)，燈泡的實(shí)際功率為Pi,而將雙刀雙擲開關(guān)接在交流電源上時(shí)，燈泡的實(shí)際功率為 P2U（）A . Pi = P2B. Pi>P2C. Pi<P2D .不能比較8 .如圖8所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交變電源的兩端 ，當(dāng)交變電 0源的頻率減小時(shí)（）A.電容器電容增加B.電容器電容減小C.電燈變暗D.電燈變亮9 .如圖9所示，兩位同學(xué)利用圖示裝置做實(shí)驗(yàn)，第一位同學(xué)使ab在導(dǎo)軌上勻速運(yùn)動(dòng)，第二位同學(xué)使ab在導(dǎo)軌上做變速運(yùn)動(dòng)，但兩位同學(xué)

11、對ab桿做的功一樣多，第一位同學(xué)的方法使小 燈泡消耗電能為Wi,第二位同學(xué)的方法使小燈泡消耗的電能為它們相比較（）A Wi = W2b wlC. Wi<W2D,無法確定，為使放大器僅得到交流低10 .某信號源中有直流成分、交流高頻成分和交流低頻成分 頻成分，下圖所示電路中可行的是（）11 .在圖5312電路中，L為電感線圈，R為燈泡的電阻，電流表和電 壓表均為理想電表，交流電源的電壓 u = 220小sin100擊V,若保持其有效值不 變，只將電源頻率改為100 Hz,下列說法正確的有（）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12 .如圖5 316所示的電路中，當(dāng)a

12、、b端加直流電壓時(shí)，L1燈發(fā)光，L2燈不亮，當(dāng)加同樣電壓的交流電源時(shí)，L1發(fā)光但較暗，L2燈發(fā)光較亮，則以下各項(xiàng)正確的是A. A中接的是電感線圈 上中接的是電容器B. A中接的是電容器，B中接的是電感線圈C. A中是電阻臼中接的是電容器D.若加的交流電頻率增大，電壓不變，則L1燈變得更暗，L2燈變 得更亮答案：例1.解析 長直導(dǎo)線的自感系數(shù)很小，感抗可忽略不計(jì)，其對交變電流的阻礙作用可以看 作是純電阻，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，對交變電流不但有電阻，而且有感抗，阻礙作用增大，電流減小.答案 B例 2. 解析 線圈和燈泡是串聯(lián)的 , 當(dāng)

13、鐵插進(jìn)線圈后, 電感線圈的自感系數(shù)增大, 所以電感器對交變電流阻礙作用增大, 因此電路中的電流變小 , 則燈變暗。答案 B例 3. 解析 電流能 “ 通過 ” 電容器 ,并非電荷真的通過電容器兩板間的電介質(zhì),而是交變電流交替對電容器充放電, 電容器中并未有電荷通過,電路中有了電流,表現(xiàn)為交變電流通過了電容器答案CD例 4 答案 BC解析恒定電流對于一根還是兩根鋼管毫無影響,但交變電流通過的導(dǎo)線和鋼管之間形成電容器,對交變電流有阻礙作用,而兩根線從一根鋼管中穿過,并且任一時(shí)刻電流的方向都等大反向,產(chǎn)生的影響抵消例 5. 答案 根據(jù)電容和電感對直流電和交流電的作用原理進(jìn)行分析(1) 因?yàn)锽O 端不

14、需要直流電,只需要交流電故根據(jù)電容C 有“通交流,隔直流”作用,應(yīng)在AB端接入一個(gè)電容器C,該電容器對直流電有阻礙作用，能通過交流電.(2)因?yàn)锽O 端不需要交流電,只需要直流電故根據(jù)電感L 有“通直流, 阻交流”的作用 ,應(yīng)在 AB 端接入一個(gè)電感線圈,該線圈對交流電有阻礙作用,能通過直流電課后練習(xí)1 . 【解析】把電介質(zhì)插入電容器, 電容增大,電容器對交變電流阻礙作用變小,所以燈泡變亮,故A 正確。增大電容器兩極板間的距離,電容變小,電容器對交變電流阻礙作用變大,所以燈泡變暗故B 錯(cuò)。減小電容器兩極板間的正對面積,電容變小燈泡變暗正確,故 C 正確。交變電流頻率減小 , 電容器對交變電流阻

15、礙作用增大,燈泡變暗,故D 正確?！敬鸢浮?ACD2 . 【解析】 交流電頻率增大,電阻 R 對電流的阻礙作用不變所以 A 1 表讀數(shù)不變。頻率增大, 電感線圈對交變電流阻礙作用增大,對電流的阻礙作用變大,所以電流變小,A2 表讀數(shù)變小。頻率增大, 電容器對交變電流阻礙作用變小,對電流的阻礙作用變小,所以電流變大,A3 表讀數(shù)變大故答案為 D 。3 . 答案 CD解析由于線圈直流電阻不為零，所以有直流通過R,而線圈對交流有阻礙作用，因此也有交流成分通過RB錯(cuò),C正確.由于R對交流也有阻礙作用，所以也有交流成分通過L,A錯(cuò),因?yàn)閷?dǎo)線的一般直流電阻都很小，所以通過線圈的直流要比通過R的要大，D正確

16、.4 . 答案C5 . 答案AC解析 電容器的容抗與交流電的頻率有關(guān),頻率高、容抗小,即對高頻交流電的阻礙作用小,所以A 項(xiàng)正確線圈對交流電的阻礙作用隨頻率升高而增大,所以B 項(xiàng)錯(cuò)電阻R 中電流只與交流電有效值及R值有關(guān)，所以C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò).6 答案 A解析 由題述中與一個(gè)定值電阻R 串聯(lián)的燈泡L3 亮度不變可知,所接的另一正弦交流電源的電壓有效值仍為U.燈泡Li變亮，說明與Li串聯(lián)的電容器 C容抗變小.由影響容抗的因素可知,這是由于正弦交流電的頻率增大所以正確選項(xiàng)是A.7 答案 B解析開關(guān)接在直流電源上時(shí)，線圈對直流沒有阻礙作用，電能全部轉(zhuǎn)化為小燈泡的內(nèi) 能.而當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)接在交流電源上

17、時(shí) ，線圈對電流有阻礙作用，因此電能除轉(zhuǎn)化成燈泡的 內(nèi)能外，還有一部分電能與磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)化 ，因此Pi>P2,故選B.8 .答案 C解析 電容器的電容是由電容器本身的特性所決定的 ，與外加的交變電源的頻率無關(guān) ，選 項(xiàng)A和B是錯(cuò)誤的，當(dāng)交變電源的頻率減小時(shí)，電容器充放電的速度減慢，電容器的容抗增大， 電流減小，電燈變暗，故C X,D錯(cuò).9 .答案 B解析 勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是穩(wěn)定的 ，感應(yīng)電流也是恒定的，因此在線圈上不 會(huì)產(chǎn)生感抗，所以通過小燈泡的電流大，消耗的電能多；當(dāng) ab做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng) 勢是變化的，感應(yīng)電流也是變化的，在線圈上產(chǎn)生感抗，使通過小燈泡的電流減小 ，因此消耗的 電能少.故B正確.10 .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，若為高頻扼流圈也可得到低頻成分；C圖既可得高頻成分也可得低頻成分；D圖通過C1的是高、低頻都有，通過C2的是旁路電容讓高頻成分濾去，故D正確.11 .解析：選BC.由u = 220d2sin100 t tV可知電源原來的頻率：fnSnHznSO