2022年高中物理下學(xué)期 5.3電感和電容對(duì)交變電流的影響學(xué)案 蘇教版選修3-2

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1、2022年高中物理下學(xué)期 5.3電感和電容對(duì)交變電流的影響學(xué)案 蘇教版選修3-2 【教學(xué)目標(biāo)】 1.知道為什么電感對(duì)交變電流有阻礙作用. 2.知道用感抗來表示電感對(duì)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(duì)交變電流有阻礙作用. 4.知道用容抗來表示電容對(duì)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(duì)交變電流的影響 難點(diǎn):電感和電容對(duì)交變電流的影響 【自主預(yù)習(xí)】 一、感抗 1.定義: 對(duì)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)

2、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)自感電動(dòng)勢(shì),自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙 的變化,故線圈對(duì)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=2πfL 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(duì)直流的阻礙作用較小,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(duì)低頻交變電流的阻礙作用較 而對(duì)高頻交變電流的阻礙作用很

3、 ,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)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(duì)交

4、流的阻礙作用的大小,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(duì)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 = 1/2πfC,即交流電的頻率越大,電容越 ,電容器對(duì)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

5、 ”. 【典型例題】 一、電感對(duì)交變電流的影響 【例1】 交變電流通過一段長(zhǎng)直導(dǎo)線時(shí),電流為I,如果把這根長(zhǎng)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′>I        B.I′

6、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(duì)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)一根鋼管,兩條輸電線都從這一

7、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(  ) A.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(hào)中,有直流電和交流電兩種成分.(1)現(xiàn)在要求信號(hào)到達(dá)BO兩端只有交流電,

8、沒有直流電,需要在AB端接一個(gè)什么元件?該元件的作用是什么? (2)若要求信號(hào)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(duì)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

9、三個(gè)電流表示數(shù)I1、I2、I3的關(guān)系是( ) A、I1=I2=I3 B、I1>I2>I3 C、I2>I1>I3 D、I3>I1>I2                       3.如圖5-3-6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 B.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 D.通過L的直流成分比通過R的直流成分要大 4.如圖5-3-7所示電路中,U為220 V交流電源,C為電容器,R是電

10、阻,這一交流電路電壓有效值關(guān)系是U2=U+U.關(guān)于交流電壓表的示數(shù),下列說法正確的是(  ) A.等于220 V       B.大于220 V C.小于220 V D.等于零 5.如圖5-3-8所示,交流電源的電壓為220 V,頻率f=50 Hz,三只燈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 (  ) A.L1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,L1、L2和L3是相同型號(hào)的白熾燈,L1與電容器C串聯(lián),L2與帶鐵芯的線圈L串聯(lián)

11、,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L1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f B.電壓有效值大于U,而頻率大于f C.電壓有效值仍為U,而頻率小于f D.電壓有效值小于U,而頻率大于f 7.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P1,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P2,則(  ) A.P1=P2      B.P1>P2 C.P1

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