物理 ：課件 選修3-2 3.3《交流電路中的電容和電感》（魯科版）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第3節(jié)交流電路中的電容和電感 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 了解電容器在電路中起隔斷直流 導(dǎo)通交變電流的作用 定性了解電容器對(duì)交變電流有阻礙作用 知道影響容抗大小的因素 2 了解電感器在電路中對(duì)直流有導(dǎo)通作用 能通過(guò)交變電流 定性了解電感對(duì)交流有阻礙作用 知道影響感抗大小的因素 重點(diǎn)難點(diǎn) 電容 電感對(duì)交流電的影響 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第3節(jié) 課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案 一 電容 電感對(duì)直流和交流的影響1 實(shí)驗(yàn)電路 圖3 3 1 2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1 電阻器對(duì)直流和交流電路的影響是 2 電容器 讓直流電通過(guò)卻能讓交流電通過(guò) 但對(duì)交流電有一定的 3 電感器既能讓直流電通過(guò)也能讓交流電通過(guò) 但對(duì)交流電有一定的 相同的 不能 阻礙作用 阻礙作用 思考感悟電容器 通交流 的演示中 電流真的流過(guò)電容器了嗎 提示 沒(méi)有 電容器在交變電壓作用下反復(fù)進(jìn)行充電 放電 反向充電 反向放電 電路中有持續(xù)的交變電流 好像電流通過(guò)了電容器 二 電容器的容抗 感抗及其應(yīng)用1 容抗 感抗的比較 2 電容器 電感器的分類(lèi)按對(duì)交變電流的作用電容器分為隔直電容器 扼流圈分為低頻扼流圈 高頻旁路電容器 高頻扼流圈 核心要點(diǎn)突破 一 電感 電容對(duì)交變電流作用的成因分析1 電感對(duì)交變電流的阻礙作用交變電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí) 由于電流時(shí)刻在變化 線(xiàn)圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化 就形成了對(duì)交變電流的阻礙作用 因此 感抗的實(shí)質(zhì)是由線(xiàn)圈的自感現(xiàn)象引起的 直流電通過(guò)線(xiàn)圈時(shí) 電流的大小 方向都不變 線(xiàn)圈中不產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 也就沒(méi)有感抗 2 交變電流能夠 通過(guò) 電容器當(dāng)電容器接到交流電源上時(shí) 由于兩極板間的電壓變化 電壓升高時(shí) 電容器極板上的電荷量增加 形成充電電流 電壓降低時(shí) 電容器極板上的電荷量減少 形成放電電流 充放電交替進(jìn)行 電路中就好像交變電流 通過(guò) 了電容器 實(shí)際上 自由電荷并沒(méi)有通過(guò)兩極板間的絕緣介質(zhì) 3 電容對(duì)交變電流的阻礙作用當(dāng)交變電流 通過(guò) 電容器時(shí) 給電容器充電或放電 形成充電或放電電流 在形成電流的過(guò)程中 對(duì)自由電荷來(lái)說(shuō) 當(dāng)電源的電壓推動(dòng)它們向某一方向做定向移動(dòng)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(dòng) 也就是說(shuō)在給電容器充電或放電過(guò)程中 在電容器兩極形成跟原電壓相反的電壓 這就對(duì)電流產(chǎn)生了阻礙作用 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 直流電源的電壓與交流電源電壓的有效值相同 自感線(xiàn)圈的直流電阻不計(jì) 則燈泡發(fā)光最亮的圖是 圖3 3 2 解析 選D 電容C 電感L都對(duì)交流電有阻礙作用 故A B兩圖中燈不是最亮的 C圖中燈被短路 不亮 D圖中電容C有隔直流作用 所以D中燈泡最亮 二 電阻 感抗 容抗的區(qū)別 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 如圖3 3 3所示 當(dāng)交流電源的電壓有效值是220V 頻率為50Hz時(shí) 三盞電燈的亮度相同 當(dāng)電源電壓不變 只將交流電源的頻率改變?yōu)?00Hz時(shí) 則各燈亮度變化情況為 a燈 b燈 c燈 填 變亮 變暗 或 不變 圖3 3 3 解析 頻率變大 電容器容抗減小 又因電源電壓不變 故a燈變亮 頻率變大 電感線(xiàn)圈的感抗變大 又電源電壓不變 故b燈變暗 頻率的變化對(duì)電阻無(wú)影響 故c燈亮度不變 電源電壓不變指電壓有效值不變 當(dāng)頻率變大時(shí) 容抗變小 感抗變大 電阻阻值不變 答案 變亮變暗不變 課堂互動(dòng)講練 如圖3 3 4所示的電路中 正弦交流電源電壓的有效值為220V 則關(guān)于交流電壓表的示數(shù) 以下說(shuō)法中正確的是 A 等于220VB 大于220VC 小于220VD 等于零 圖3 3 4 精講精析 雖然交變電流通過(guò)電容器 但也受到阻礙作用 電容器與電阻串聯(lián) 根據(jù)分壓原理可知電阻兩端的電壓小于電源電壓 電壓表測(cè)的是電阻兩端的電壓 C正確 答案 C 方法總結(jié) 充 放電頻率越高 電流越容易通過(guò)電容器 即交變電流的頻率越高 越容易通過(guò)電容器 電容越大 交流電頻率越高 容抗越小 交變電流通過(guò)一段長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)時(shí) 電流為I 如果把這根長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)繞成線(xiàn)圈 再接入原電路 通過(guò)線(xiàn)圈的電流為I 則 A I IB I IC I ID 無(wú)法比較 精講精析 長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)的自感系數(shù)很小 感抗可忽略不計(jì) 其對(duì)交變電流的阻礙作用可以看做是純電阻 流經(jīng)它的交變電流只受到導(dǎo)線(xiàn)電阻的阻礙作用 當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)繞成線(xiàn)圈后 電阻值未變 但自感系數(shù)增大 對(duì)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 故應(yīng)選B 答案 B 方法總結(jié) 本題主要考查電感對(duì)交變電流的阻礙作用 自感系數(shù)越大 交變電流的頻率越高 感抗就越大 電感器對(duì)交流的阻礙作用也就越大 在圖3 3 5所示電路中 a b兩端連接的交流電源既含有高頻交流 又含低頻交流 L是一個(gè)25mH的高頻扼流圈 C是一個(gè)100pF的電容器 R是負(fù)載電阻 下列說(shuō)法中不正確的是 圖3 3 5 A L的作用是 通低頻 阻高頻 B C的作用是 通交流 隔直流 C C的作用是 通高頻 阻低頻 D 通過(guò)R的電流中 低頻交流所占的百分比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高頻交流所占的百分比 思路點(diǎn)撥 根據(jù)電容器 電感器對(duì)交變電流影響的特點(diǎn)分析 自主解答 L是一個(gè)自感系數(shù)很小的高頻扼流圈 其作用是 通低頻 阻高頻 選項(xiàng)A正確 C是一個(gè)電容很小的電容器 在題圖電路中 對(duì)高頻交流的容抗遠(yuǎn)小于對(duì)低頻交流的容抗 其作用是 通高頻 阻低頻 選項(xiàng)C正確 因電路中無(wú)直流電流 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 由于L對(duì)高頻交流的阻礙作用和C對(duì)高頻交流的旁路作用 使得通過(guò)R的電流中 低頻交流所占的百分比遠(yuǎn)大于高頻交流所占的百分比 選項(xiàng)D正確 答案 B 變式訓(xùn)練如圖3 3 6所示 甲 乙是規(guī)格相同的燈泡 接線(xiàn)柱a b接電壓為U的直流電源時(shí) 無(wú)論電源的正極與哪一個(gè)接線(xiàn)柱相連 甲燈均能正常發(fā)光 乙燈完全不亮 當(dāng)a b接電壓的有效值為U的交流電源時(shí) 甲燈發(fā)出微弱的光 乙燈能正常發(fā)光 則下列判斷正確的是 圖3 3 6 A 與甲燈串聯(lián)的元件x是電容器 與乙燈串聯(lián)的元件y是電感線(xiàn)圈B 與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線(xiàn)圈 與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器C 與甲燈串聯(lián)的元件x是二極管 與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器D 與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線(xiàn)圈 與乙燈串聯(lián)的元件y是二極管 解析 選B 由a b接直流時(shí)的現(xiàn)象可知 元件x 通直流 元件y 隔直流 由a b接交流電源時(shí)的現(xiàn)象可知 元件x 阻交流 元件y 通交流 根據(jù)電容器和電感線(xiàn)圈的特點(diǎn) 元件x是電感線(xiàn)圈 元件y是電容器 故B正確 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全