《2017-2018學年高中物理 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案 粵教版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2017-2018學年高中物理 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案 粵教版選修3-2（8頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

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 習 目 標 知 識 脈 絡 1.通過實驗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．(重點) 2．通過實驗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．(重點) 3．了解電感器“通直流、阻交流 ”和“通低頻、阻高頻”的特點及其具體應用，能從能量的角度分析各元件的性能，并將其作為電路設計的選擇基礎．(難點) 4．了解電容器“隔直流、通交流”和“阻低頻、通高頻”的特點及其具體應用．(難點) 電 感 器 對 交 變 電 流 的 阻 礙作 用

2、 1．實驗電路圖 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：線圈的自感系數越大，交流的頻率越高，感抗越大． 3．感抗的應用 類型 低頻扼流圈 高頻扼流圈 自感系數 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?。?×) 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、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產生的自感電動勢引起的，自感系數越大時產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：當交流電源的頻率增大時，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，電感線圈的感抗增大，小燈泡變暗些． 探討2：當交流電源的頻率減小時，小燈泡的亮度會如何變化？ 【提示】　電源的頻率減小時，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 交變電流通過線圈時，由于電流時刻都在變化，所以自感現象就不斷地發(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，感抗的產生是由線圈的自感現象引起的．直流電通過線圈時，電流的大小、方向都不變，線圈中不產生自感電動勢，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． 3．感抗與電感的關系 線圈的自感系數越大，交變電流的頻率越高，產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構造：閉合鐵芯、繞在鐵芯上的線圈． ②特點：匝數多、自感系數L大、電阻很?。鼘Φ皖l交流會產生很大的阻礙作用，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：匝數少，自感系數L?。粚︻l率很高的交流產生很大的阻礙作用，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)關于電子技術中的扼流圈，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，感應出自感電動勢，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小，故D錯誤． 【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(　　) 【導學號：97192078】 圖2-4-2 A．線圈的自感系數增大 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】　線圈的自感系數是線圈自身的屬性，選項A錯誤；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B、C錯誤，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、并聯關系． 2．明確交流電源頻率的變化情況． 3．根據電感器中線圈匝數、形狀、橫截面積、長短和是否插入鐵芯，判斷自感系數的情況． 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．實驗電路(

8、如圖2-4-3所示) 圖2-4-3 2．實驗現象：電路中串有電容器時，接通直流電源，燈泡不亮；接通交流電源，燈泡亮． 3．實驗結論：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，容抗越小． 6．應用：電容器具有“隔直流，通交流”的作用． 1．電容器在交變電路中，相當于一個電阻，具有分壓作用．(√) 2．電容器接到交流電源時，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，但是有時用手觸摸外殼時會有“麻手”的感覺，用測電筆測試時氖管也會發(fā)光，這是為什么呢？采取什么措施可解決這一問題？ 【提示】　與電源連接的機芯和金屬外殼構成一個電容器，交變電流能夠通過這個電容器，也就是說機芯、外殼間始終在進行著充放電，所以能感覺到“漏電”．解決方案就是金屬外殼接地，其實現在生產的電氣設備都增加了接地線． 如圖2-4-4所示，將一電容器接入電路中，當接入恒定電壓的電源時，燈泡不亮；當接入交流電源時，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，其實是電容器不斷充電和放電的一個交替過程．

10、 探討2：當交流電源的電壓有效值不變，其頻率變化時，燈泡的亮度如何變化？ 【提示】　當交流電源的頻率升高時，燈泡變亮；當交流電源的頻率降低時，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)，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，當電壓升高時電容器充電，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；當電壓降低時，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，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，當交變電流的頻率增加時，容抗減?。? (2)電容器對交變電流的阻礙作用：對導線中形成電流的自由電荷來說，當電源的電壓推動它們向某一方向做定向移動的時候，電容器兩極板上積累的電荷卻反抗它們向這個方向做定向移動，這就產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”，因為直流不能通過電容器，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”，因為對不同頻率的交流電，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、累的電荷對向這個方向定向移動的電荷的反抗作用 在電路中 的特點 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 由導體本身(長短、粗細、材料)決定，與溫度有關 由線圈本身的自感系數和交流的頻率f決定 由電容的大小和交流的頻率f決定 電能的 轉化與 做功　 電流通過電阻做功，電能轉化為內能 電能和磁場能往復轉化 電能與電場能往復轉化 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；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，下列說法正確的是(　　)

15、 【導學號：97192079】 圖2-4-9 A．a、b端接恒穩(wěn)直流電，燈泡發(fā)亮 B．a、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮 C．a、b端接交變電流，燈泡發(fā)亮，且將電容器電容增大時，燈泡亮度增大 D．a、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，A錯，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．關于交流電壓表的示數，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，電壓表的示數不為零；電容器與電阻串聯，根據串聯分壓原理可知電阻兩端電壓應小于電源電壓． 【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、并聯關系． 2．明確交流電源頻率的變化情況． 3．根據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