物理選修人教新課標(biāo)電感和電容對交流電的影響精品課件

1、12 知識與技能 1了解電感和電容對電流有阻礙作用 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) 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)3 過程與方法 通過觀察實(shí)驗(yàn)及動手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)觀察能力及分析總結(jié)問題的能力，提高用已有的知識解決新問題的能力 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過合作分組實(shí)驗(yàn)，觀察演示實(shí)驗(yàn)時(shí)的互相補(bǔ)充說明、辯論等方法，集思廣益來解決問題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)合作意識及互相幫助意識45 在現(xiàn)代無線電儀器中，電容器、電感器都有廣泛的應(yīng)用，如下圖是半導(dǎo)體收音機(jī)電路板上的電子元件，其中電容器、電感器十分醒目在交流電路中，它們對交變電流的作用是怎

2、樣的呢？6 1電感對交變電流有阻礙作用線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，阻礙作用就越大 2感抗 電感對交變電流阻礙作用的大小叫感抗 線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，阻礙作用越大，感抗也越大7 3感抗產(chǎn)生的原因 交變電流通過電感線圈時(shí)，由于電流時(shí)刻都在變化，因此在線圈中就會產(chǎn)生自感電動勢，而自感電動勢總是要阻礙原電流的變化，故電感線圈對交變電流會起阻礙作用 前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過，自感電動勢的大小與線圈的自感系數(shù)及電流變化的快慢有關(guān)，自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，產(chǎn)生的自感電動勢就越大，對交變電流的阻礙作用就越大，感抗也就越大 所以電感具有“阻交流、通直流，阻高頻、通低頻”的作用8

3、 4感抗的決定因素 感抗與交流電的頻率、電感線圈的自感系數(shù)成正比 5高頻扼流圈 高頻扼流圈的自感系數(shù)很小，只對高頻交變電流有較大的作用，對低頻交變電流的阻礙作用較小，對直流的阻礙作用更小 它具有“通低頻、通直流、阻高頻”的作用9 6低頻扼流圈 低頻扼流圈的自感系數(shù)很大，即使交流的頻率較低，產(chǎn)生的感抗也很大它具有“通直流、阻交流”的作用.10 1交變電流通過電容器的實(shí)質(zhì) 在直流電路中，如圖(甲)所示，當(dāng)閉合開關(guān)S后，電源給電容器充電，充電完畢，穩(wěn)定后，電路中電流為零，我們說直流電不能“通過”電容器11121314 提示當(dāng)電源電壓如圖(丙)所示時(shí)，電路中電流如圖(戊)所示15 2電容器對交變電流的

4、阻礙作用 (1)容抗 表示電容對交變電流阻礙作用的大小 大小由電容器的電容和交變電流的頻率決定電容越大，交變電流的頻率越高，容抗越小 (2)電容對交變電流阻礙作用的實(shí)質(zhì) 當(dāng)交變電流“通過”電容器時(shí)，給電容器充電或放電，使電容器兩極板形成跟原電壓相反的電壓，阻礙電流形成容抗16 電容器的電容越大，交變電流的頻率越高，則容抗就越小 電容器在電路中常見的作用有兩種：隔直電容器：通交流，隔直流 旁路電容器：通高頻，阻低頻17 3電阻、感抗、容抗的區(qū)別和聯(lián)系電阻感抗容抗產(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向這個(gè)方向定向移動的電荷的

5、反抗作用在電路中的特點(diǎn)對直流、交流均有阻礙作用對變化的電流有較大的阻礙作用不能通直流，只能通變化的電流18電阻感抗容抗決定因素由導(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)和交流的頻率決定由電容的大小和交流的頻率決定電能的轉(zhuǎn)化與做功電流通過電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場能往復(fù)轉(zhuǎn)化19 電感線圈、電容器接到交流電源上時(shí)，電能與磁場能或電場能往復(fù)轉(zhuǎn)化，所以電感、電容上不會消耗電能，而電流通過電阻時(shí)，必然會產(chǎn)生焦耳熱，從而造成電能的損耗20 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() AII

6、BII CII D無法比較21 答案：B 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，對交變電流的阻礙作用不但有電阻，而且有感抗，阻礙作用增大，電流減小 反思提升：從能量轉(zhuǎn)化的角度看，如果接純電阻，電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，如果接電感線圈，電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能22 變式訓(xùn)練11如圖所示電路中，L為電感線圈，R為燈泡，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓u220sin100tV.若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100 Hz，下列

7、說法正確的有()23 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：BC 解析：由交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式可知電源頻率開始為50 Hz，當(dāng)變?yōu)?00 Hz時(shí)，線圈的感抗增大，則線路中電流減小，則C正確，A、D錯(cuò)誤 電壓表測量的是線圈兩端電壓，而ULUUR，因?yàn)閁不變，URIR減小，所以UL增大.24 例2如圖所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交流電源的兩端，當(dāng)交流電源的頻率增加時(shí)()25 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 答案：D26 解析：電容器的電容是由電容器本身的特性所決定的，與外加的交流電源的頻率無關(guān)，選項(xiàng)A和B是錯(cuò)誤的當(dāng)交流電源的頻率增加時(shí)，電容

8、器充放電的步伐加快，電容器的容抗減小，電流增大，電燈變亮 反思提升：電容器對交變電流也有阻礙作用，這種阻礙作用的大小稱為容抗，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越小，容抗也就越小27 變式訓(xùn)練21關(guān)于電容器對交變電流的阻礙作用，下列說法中正確的是() A一只給定的電容器對任何頻率的交變電流的阻礙作用都相等 B同一只電容器對高頻率交變電流的容抗大于對低頻率交變電流的容抗 C同一只電容器對高頻率交變電流的容抗小于對低頻率交變電流的容抗 D同一只電容器對高頻率交變電流的容抗等于對低頻率交變電流的容抗28 答案：C 解析：電容器的電容越大、交流的頻率越高，電容器對交流的阻

9、礙作用就越小，容抗也就越小.29 例3如圖所示，交流電源的電壓為220 V，頻率f50 Hz，三只燈泡L1、L2、L3的亮度相同，線圈L無直流電阻，若將交流電源的頻率變?yōu)閒100 Hz，則()30 AL1燈比原來亮 BL2燈比原來亮 CL3燈和原來一樣亮 DL3燈比原來亮 答案：AC 分析：三者對電流均有阻礙作用，容抗、感抗受交變電流頻率影響，而電阻不受交變電流頻率影響31 解析：電容器的容抗與交變電流的頻率有關(guān)，頻率高、容抗小，即對高頻交變電流的阻礙作用小，所以A項(xiàng)正確線圈對交變電流的阻礙作用隨頻率升高而增大，所以B項(xiàng)錯(cuò)電阻R中電流只與交變電流有效值及R值有關(guān)，所以C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)故選AC.

10、32 反思提升：理解電阻、感抗(線圈無直流電阻)和容抗的產(chǎn)生原因及三者的區(qū)別是解決這類問題的關(guān)鍵： (1)電阻：對交、直流均阻礙 (2)感抗：只對變化電流有阻礙 (3)容抗：只通交流、不能通直流33 變式訓(xùn)練31兩個(gè)相同的白熾燈L1和L2接到如右圖所示的電路中，燈L1與電容器串聯(lián)，燈L2與電感線圈串聯(lián)，當(dāng)a、b處接電壓最大值為Um、頻率為f的正弦式交流電源時(shí)，兩燈都發(fā)光，且亮度相同更換一個(gè)新的正弦式交流電源后，燈L1的亮度大于燈L2的亮度，新電源的電壓最大值和頻率可能是()34 A最大值仍為Um，而頻率大于f B最大值仍為Um，而頻率小于f C最大值大于Um，而頻率仍為f D最大值小于Um，而

11、頻率仍為f 答案：A 解析：因?yàn)闊鬖1的亮度大于燈L2的亮度，所以此時(shí)電路中的感抗大于容抗，故交流的頻率一定比原來的大，選項(xiàng)A正確.35 例4右圖所示是電視機(jī)電源內(nèi)部分的濾波裝置，當(dāng)輸入端輸入含有直流成分、交流低頻成分的電流后，能在輸出端得到較穩(wěn)定的直流電，試分析其工作原理及各電容和電感的作用36 答案：見解析 解析：當(dāng)含有多種成分的電流輸入到C1兩端，則由于C1的“通交流，隔直流”功能，電流中的交流成分被衰減，而線圈L有“通直流，阻交流”功能，直流成分電流順利通過L.一小部分交流通過L，到達(dá)C2兩端時(shí)，C2進(jìn)一步濾除電流中殘余的交流成分，這樣就在輸出端得到較穩(wěn)定的直流電，這個(gè)直流電供電視機(jī)內(nèi)

12、芯正常工作37 反思提升：本題聯(lián)系電視機(jī)中的實(shí)際電路，應(yīng)分別考慮L、C的作用：L對直流起“短路”作用，對交流起阻礙作用；C對直流“斷路”，對交流有旁路分流作用本題C1、C2兩次對交流分流，濾波效果更好38 變式訓(xùn)練41在收音機(jī)線路中，經(jīng)天線接收下來的電信號既有高頻成分又有低頻成分，經(jīng)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，我們采用了如圖所示裝置電路，其中代號a、b應(yīng)選擇的元件是()39 Aa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是高頻扼流圈 Da是電容較小的電容器，b是低頻扼流圈 答案：C 解析：

13、電容器具有通高頻、阻低頻的作用，這樣的電容器電容應(yīng)較小，故a處放電容較小的電容器；電感線圈在該電路中要求做到“通低頻，阻高頻”，所以b處應(yīng)接一個(gè)高頻扼流圈.40知識點(diǎn)要點(diǎn)掃描電感對交變電流的阻礙作用1.在交流電路中，電感對交變電流有阻礙作用，阻礙作用的大小用感抗來表示線圈的自感系數(shù)越大、交流的頻率越高，電感對交流的阻礙作用就越大，也就是說，線圈的感抗也就越大低頻扼流圈，即使交流的頻率很低，這種扼流圈產(chǎn)生的感抗也很大，但對直流的阻礙作用較小，所以這種扼流圈可以用來“通直流，阻交流”高頻扼流圈只對高頻交變電流有較大的阻礙作用，對低頻交變電流的阻礙作用較小，對直流的阻礙作用更小，因此可以用來“通低頻、通直流，阻高頻”41知識點(diǎn)要點(diǎn)掃描電容對交變電流的阻礙作用2.當(dāng)電容器接到交流電源的兩端時(shí)，實(shí)際上自由電荷沒有通過兩極板間的絕緣介質(zhì)不過，當(dāng)電壓升高時(shí)，電容器充電，電荷向電容器極板上聚集，形成充電電流，當(dāng)電壓降低時(shí)，電容器放電，電荷從極板上放出，形成放電電流電容器交替地進(jìn)行充電和放電電路中就有了電流，表現(xiàn)為交流“通過”了電容器電容對交流阻礙作用的大小用容抗電容器的電容越大，