《2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 第4節(jié) 電感器對交變電流的作用 第5節(jié) 電感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)《2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 第4節(jié) 電感器對交變電流的作用 第5節(jié) 電感器對交變電流的作用學(xué)案 粵教版選修3-2（8頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第四節(jié)　電感器對交變電流的作用 第五節(jié)　電容器對交變電流的作用 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識 脈 絡(luò) 1.通過實(shí)驗(yàn)了解電感對交變電流的阻礙作用，知道感抗與哪些因素有關(guān)．(重點(diǎn)) 2．通過實(shí)驗(yàn)了解電容對交變電流的阻礙作用，能夠理解交變電流能“通過”電容器，并知道容抗與哪些因素有關(guān)．(重點(diǎn)) 3．了解電感器“通直流、阻交流 ”和“通低頻、阻高頻”的特點(diǎn)及其具體應(yīng)用，能從能量的角度分析各元件的性能，并將其作為電路設(shè)計(jì)的選擇基礎(chǔ)．(難點(diǎn)) 4．了解電容器“隔直流、通交流”和“阻低頻、通高頻”的特點(diǎn)及其具體應(yīng)用．(難點(diǎn)) 電 感 器 對 交 變 電 流 的 阻 礙作 用

2、 1．實(shí)驗(yàn)電路圖 2．感抗 (1)物理意義：表示電感器對交變電流的阻礙作用的大?。? (2)影響感抗大小的因素：線圈的自感系數(shù)越大，交流的頻率越高，感抗越大． 3．感抗的應(yīng)用 類型 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 1．電感對交變電流阻礙作用越大，感抗就越小．(×) 2．交流電的頻率越高，電感對交流的阻礙作用越大．(√) 3．電感線圈之所以對交變電流有阻礙作用，是由于自感電動勢總是阻礙電流的變化．(√) 為什么電感線圈對交變電流的阻礙作用隨線圈的自感系數(shù)、交變

3、電流的頻率的增大而增大？ 【提示】　電感線圈的阻礙作用是由交變電流通過線圈時(shí)產(chǎn)生的自感電動勢引起的，自感系數(shù)越大時(shí)產(chǎn)生的自感電動勢也越大；交變電流的頻率越高，電流的變化率也越大，自感電動勢也就越大，所以阻礙作用就越大，感抗也就越大． 如圖2-4-1所示，閉合開關(guān)后燈泡發(fā)光，交流電源的頻率可以改變，但輸出電壓的有效值不變． 探討1：當(dāng)交流電源的頻率增大時(shí)，小燈泡的亮度會如何變化？ 圖2-4-1 【提示】　電源的頻率增大時(shí)，電感線圈的感抗增大，小燈泡變暗些． 探討2：當(dāng)交流電源的頻率減小時(shí)，小燈泡的亮度會如何變化？ 【提示】　電源的頻率減小時(shí)，電感線圈的感抗減小，小燈泡變

4、亮些． 1．電感線圈對交變電流的阻礙作用的本質(zhì) 交變電流通過線圈時(shí)，由于電流時(shí)刻都在變化，所以自感現(xiàn)象就不斷地發(fā)生，而自感電動勢總是要阻礙電流變化的，這就是線圈的電感對交變電流的阻礙作用．因此，感抗的產(chǎn)生是由線圈的自感現(xiàn)象引起的．直流電通過線圈時(shí)，電流的大小、方向都不變，線圈中不產(chǎn)生自感電動勢，也就沒有感抗． 2．感抗 電感線圈對電流的阻礙作用．感抗用“XL”表示，XL＝2πfL＝ωL，其中f是交流電的頻率，L是線圈的自感系數(shù)． 3．感抗與電感的關(guān)系 線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，產(chǎn)生的自感電動勢就越大，感抗就越大，對交變電流的阻礙作用也就越大． 4．線圈(扼流圈)

5、的分類 根據(jù)不同線圈對交流電的阻礙作用不同分類： (1)低頻扼流圈 ①構(gòu)造：閉合鐵芯、繞在鐵芯上的線圈． ②特點(diǎn)：匝數(shù)多、自感系數(shù)L大、電阻很?。鼘Φ皖l交流會產(chǎn)生很大的阻礙作用，而對直流的阻礙作用則較小，故低頻扼流圈的作用為“通直流、阻交流”． (2)高頻扼流圈 ①構(gòu)造：它的線圈有的是繞在圓柱形的鐵氧體芯上或空心． ②特點(diǎn)：匝數(shù)少，自感系數(shù)L?。粚︻l率很高的交流產(chǎn)生很大的阻礙作用，而對低頻交流的阻礙作用較小，故高頻扼流圈的作用為“通直流、通低頻，阻高頻”． 1．(多選)關(guān)于電子技術(shù)中的扼流圈，下列說法正確的是(　　) A．扼流圈是利用電感線圈對交流電的阻礙作用來工作

6、的 B．高頻扼流圈的作用是允許低頻交流通過，而阻礙高頻交流通過 C．低頻扼流圈的作用是不僅要阻礙高頻交流通過，還要阻礙低頻交流通過 D．高頻扼流圈的電感比低頻扼流圈的電感大 【解析】　扼流圈是利用變化的電流通過線圈時(shí)，感應(yīng)出自感電動勢，從而來阻礙電流的變化，故A正確；高頻扼流圈是“通低頻，阻高頻”，故B正確；低頻扼流圈是“阻高頻，阻低頻，通直流”，故C正確；高頻扼流圈比低頻扼流圈自感系數(shù)小，故D錯(cuò)誤． 【答案】　ABC 2．如圖2-4-2所示電路由交變電流供電，如果交變電流的頻率升高，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：97192078】 圖2-4-2 A．線圈的自感系數(shù)增大 B．

7、線圈的感抗減小 C．電路中的電流增大 D．電路中的電流減小 【解析】　線圈的自感系數(shù)是線圈自身的屬性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交變電流的頻率升高，感抗增大，線圈對電流的阻礙作用增大，電路中的電流減小，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，D正確． 【答案】　D 含電感器交流電路的動態(tài)分析方法 1．分析電路中各元件的串、并聯(lián)關(guān)系． 2．明確交流電源頻率的變化情況． 3．根據(jù)電感器中線圈匝數(shù)、形狀、橫截面積、長短和是否插入鐵芯，判斷自感系數(shù)的情況． 4．判斷感抗的變化情況． 5．確定含電感器支路電流、電壓的變化情況． 電 容 器 對 交 變 電 流 的 阻 礙 作 用 1．實(shí)驗(yàn)電路(

8、如圖2-4-3所示) 圖2-4-3 2．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電路中串有電容器時(shí)，接通直流電源，燈泡不亮；接通交流電源，燈泡亮． 3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：交變電流能夠通過電容器，直流電流不能通過電容器． 4．容抗：表示電容器對交變電流阻礙作用的大?。? 5．影響容抗的因素：電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗越?。? 6．應(yīng)用：電容器具有“隔直流，通交流”的作用． 1．電容器在交變電路中，相當(dāng)于一個(gè)電阻，具有分壓作用．(√) 2．電容器接到交流電源時(shí)，有自由電荷通過電容器．(×) 3．電容器是“通直流、阻交流，通高頻、阻低頻”．(×) 使用220 V交流電源的電氣設(shè)備和電子儀器，金屬外

9、殼和電源之間都有良好的絕緣，但是有時(shí)用手觸摸外殼時(shí)會有“麻手”的感覺，用測電筆測試時(shí)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？ 【提示】　與電源連接的機(jī)芯和金屬外殼構(gòu)成一個(gè)電容器，交變電流能夠通過這個(gè)電容器，也就是說機(jī)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(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)的電氣設(shè)備都增加了接地線． 如圖2-4-4所示，將一電容器接入電路中，當(dāng)接入恒定電壓的電源時(shí)，燈泡不亮；當(dāng)接入交流電源時(shí)，燈泡發(fā)光． 探討1：交變電流是如何“通過”電容器的？ 【提示】　所謂交變電流能“通過”電容器，其實(shí)是電容器不斷充電和放電的一個(gè)交替過程．

10、 探討2：當(dāng)交流電源的電壓有效值不變，其頻率變化時(shí)，燈泡的亮度如何變化？ 【提示】　當(dāng)交流電源的頻率升高時(shí)，燈泡變亮；當(dāng)交流電源的頻率降低時(shí)，燈泡變暗． 1．交變電流是怎樣通過電容器的 電容器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體(電介質(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，而是在交流電壓作用下，當(dāng)電壓升高時(shí)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2-4-5甲所示；當(dāng)電壓降低時(shí)，電容器放電，電容器極板上的電荷量減少，形成放電電流，如圖乙所示．由于電容器反復(fù)不斷的充電、放電，使電路中有持續(xù)的

11、交變電流． 甲　　　　　　乙 圖2-4-5 2．對容抗及“阻礙”作用的理解 (1)對容抗的理解：容抗是表示電容器對交變電流阻礙作用大小的物理量．容抗的大小與自身的電容量、交變電流的頻率有關(guān)，可用XC＝來表示，單位是歐姆．此公式雖然不要求掌握，但可以用來定性地分析問題，當(dāng)交變電流的頻率增加時(shí)，容抗減小． (2)電容器對交變電流的阻礙作用：對導(dǎo)線中形成電流的自由電荷來說，當(dāng)電源的電壓推動它們向某一方向做定向移動的時(shí)候，電容器兩極板上積累的電荷卻反抗它們向這個(gè)方向做定向移動，這就產(chǎn)生了對交變電流的阻礙作用． (3)“阻礙”作用可概括為：“隔直流、通交流”，“通高頻、阻低頻”． 3．

12、電容器的作用 (1)隔直電容器，如圖2-4-6所示．作用是“通交流、隔直流”，因?yàn)橹绷鞑荒芡ㄟ^電容器，交流能“通過”電容器．起這樣作用的電容器電容要大些． 圖2-4-6 (2)高頻旁路電容器，如圖2-4-7所示，作用是“通高頻、阻低頻”，因?yàn)閷Σ煌l率的交流電，頻率越高，容抗越小，頻率越低，容抗越大，即電容對低頻交變電流阻礙作用大，對高頻交變電流阻礙作用小，起這樣作用的電容器電容要小些． 圖2-4-7 4．電阻、感抗、容抗的區(qū)別 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

13、累的電荷對向這個(gè)方向定向移動的電荷的反抗作用 在電路中 的特點(diǎn) 對直流、交流均有阻礙作用 對交流有阻礙作用 對直流的阻礙作用無限大，對交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大 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) 由線圈本身的自感系數(shù)和交流的頻率f決定 由電容的大小和交流的頻率f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 3．(多選)如圖2-4-8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(　　) 圖2-4-8 A．把電介質(zhì)插入電容器，燈泡變亮 B．增大電容

14、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，燈泡變暗 【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．把介質(zhì)插入電容器，電容變大，容抗減小，燈泡變亮，A正確；電容器兩板間距離增大，電容減小，容抗增大，燈泡變暗，B錯(cuò)；減小電容器兩極正對面積，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正確． 【答案】　ACD 4．(多選)如圖2-4-9所示的電路，一燈泡和一可變電容器串聯(lián)，下列說法正確的是(　　)

15、 【導(dǎo)學(xué)號：97192079】 圖2-4-9 A．a(chǎn)、b端接恒穩(wěn)直流電，燈泡發(fā)亮 B．a(chǎn)、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮 C．a(chǎn)、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，且將電容器電容增大時(shí)，燈泡亮度增大 D．a(chǎn)、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，在不改變交變電流有效值的情況下增大其頻率，燈泡亮度增大 【解析】　電容器有“通交流、隔直流、通高頻、阻低頻”的特點(diǎn)，A錯(cuò)，B對；容抗大小與電容器電容成反比，電容越大，容抗越小，燈泡越亮，C對；容抗大小與交流電的頻率成反比，頻率越大，容抗越小，燈泡越亮，D對． 【答案】　BCD 5．在如圖2-4-10所示電路中，u是有效值為220 V的交流電源，C是電容器，R是電阻．關(guān)于交流電壓表的示數(shù)，下列說法正確的是(　　) 圖2-4-10 A．等于220 V　　　 B．大于220 V C．小于220 V D．等于零 【解析】　交變電流“通過”電容器，電阻R中有電流，電壓表的示數(shù)不為零；電容器與電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知電阻兩端電壓應(yīng)小于電源電壓． 【答案】　C 含電容器交流電路的動態(tài)分析方法 1．分析電路中各元件的串、并聯(lián)關(guān)系． 2．明確交流電源頻率的變化情況． 3．根據(jù)C＝判斷電容的變化情況． 4．判斷容抗的變化情況． 5．確定含電容器支路電流、電壓的變化情況． 8