《高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機 學案4 探究電阻、電感和電容的作用同步備課課件 滬科版選修32》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機 學案4 探究電阻、電感和電容的作用同步備課課件 滬科版選修32(27頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、4探究電阻、電感和電容的作用第2章交變電流與發(fā)電機目標定位1.知道電阻器對交流電的阻礙作用與對直流電的阻礙作用相同.2.能理解電感器、電容器對交變電流形成阻礙作用的原因.3.知道用感抗、容抗來表示電感器、電容器對交變電流阻礙作用的大小.4.能夠分析簡單電路中的電容器、電感器的作用.內容索引知識探究達標檢測知識探究1一、電阻器對交變電流的作用一、電阻器對交變電流的作用閱讀教材相關內容,結合圖1回答下列問題(A、B是規(guī)格相同的燈泡):(1)當開關S扳向交流電源時,兩只燈泡的亮度是否相同?這說明什么問題?B比A更亮些,這說明電阻器對交流電有阻礙作用. 答案圖1(2)把開關S扳向直流電源和交流電源,比
2、較這兩種情況下燈泡A的亮度有沒有變化,這又說明什么問題? 答案開關S扳向直流電源和交流電源,兩種情況下燈泡A的亮度相同,這說明電阻器對交流的阻礙作用跟對直流的阻礙作用相同.要點總結要點總結1.電阻器對交變電流和直流電的阻礙作用是 的.2.在交流電路中,電阻定律和歐姆定律都 .成立相同甲圖中燈泡比乙圖中燈泡更亮,說明電感器對交變電流有阻礙作用.二、電感器對交變電流的作用二、電感器對交變電流的作用如圖2所示,把帶鐵心的線圈L與小燈泡串聯(lián)起來,先把它們接到直流電源上,再把它們接到交流電源上,取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等.圖2 答案(1)對比兩種情況下燈泡的亮度有什么不同?說明了什么?(2)
3、乙圖中換用自感系數(shù)更大的線圈或調換頻率更高的交流電源,燈泡的亮度有何變化?說明了什么?不論是換用自感系數(shù)更大的線圈還是調換頻率更高的交流電源,燈泡均變得更暗,說明線圈的自感系數(shù)越大,交流電的頻率越高,線圈對交流電的阻礙作用越大. 答案圖2要點總結要點總結1.感抗: 對交變電流的阻礙作用的大小.2.電感器的感抗是由 的電流在線圈中產(chǎn)生的感應電動勢引起的,與制成線圈導體的電阻無關.3.電感器對交變電流的阻礙作用的大小用感抗XL表示,XL .所以感抗的兩個決定因素:(1)電感器的 ;(2)交變電流的 .電感器2fL變化電感量(自感系數(shù))頻率4.電感器在電路中的作用(1)通 流,阻 流;(2)通 頻,
4、阻 頻.低直高交例例1(多選)如圖3所示實驗電路中,若直流電壓和交流電壓的有效值相等,S為雙刀雙擲開關,下面敘述正確的是A.當S擲向a、b時燈較亮,擲向c、d時燈較暗B.當S擲向a、b時燈較暗,擲向c、d時燈較亮C.S擲向c、d,把電感線圈中的鐵心抽出時燈變亮D.S擲向c、d,電源電壓不變,而使頻率減小時,燈變暗圖3答案解析典型例題典型例題線圈對恒定電流無感抗,對交變電流有感抗,當交流電頻率減小時,感抗變小,燈變亮,并且是有鐵心時感抗更大,故鐵心抽出時燈變亮.三、電容器對交變電流的作用三、電容器對交變電流的作用如圖4甲、乙所示,把燈泡和電容器串聯(lián)起來,先把它們接到直流電源上,再把它們接到交流電
5、源上,觀察燈泡的發(fā)光情況.圖4(1)分析電容器能通交流的原因.答案把交流電源接到電容器兩個極板上后,當電源電壓升高時,電源給電容器充電,電荷向電容器極板上聚集,在電路中,形成充電電流;當電源電壓降低時,電容器放電,電荷從極板上流出,在電路中形成放電電流.電容器交替進行充電和放電,電路中就有了電流,好像是交流“通過”了電容器,但實際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質.(2)若把圖乙中的電容器去掉,變成圖丙所示電路,會發(fā)生什么現(xiàn)象?說明了什么?答案圖4燈泡變得比乙中亮,說明電容器對交變電流有阻礙作用.(3)在圖乙中,改變電容器的電容和電源頻率,燈泡亮度會有什么變化?答案電容變大時,燈泡變
6、亮;頻率增大時,燈泡變亮.要點總結要點總結1.容抗: 對交變電流的阻礙作用的大小.2.電容器對交變電流的阻礙作用:電源電壓推動自由電荷定向移動時,電容器極板上積累的電荷會阻礙自由電荷向此方向做定向運動,這就產(chǎn)生了電容器對交變電流的阻礙作用.3.電容器對交變電流的阻礙作用的大小用容抗XC表示,XC ,所以決定容抗的兩個因素:(1)電容器的 ;(2)交變電流的 .電容量電容器頻率4.電容器能通交變電流,并不是電荷真的穿過了電容器.5.電容器在電路中的作用:通 流,隔 流,通 頻,阻 頻.直低交高例例2(多選)如圖5所示,接在交流電源上的燈泡正常發(fā)光,以下說法正確的是A.把電介質插入電容器,燈泡變亮
7、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面積,燈泡變暗D.使交變電流頻率減小,燈泡變暗答案解析典型例題典型例題圖5把電介質插入電容器,電容變大,容抗變小,電容器對交變電流阻礙作用變小,所以燈泡變亮,故A正確;增大電容器兩極板間的距離,電容變小,電容器對交變電流阻礙作用變大,所以燈泡變暗,故B錯誤;減小電容器兩極板間的正對面積,電容變小,燈泡變暗,故C正確;使交變電流頻率減小,電容器對交變電流阻礙作用變大,燈泡變暗,故D正確.四、電阻、感抗、容抗的對比四、電阻、感抗、容抗的對比1.容抗的大小除了與電容自身的性質有關,還與交變電流的頻率有關.頻率越高,容抗越 .(填“大”
8、或“小”)2.感抗的大小除了與電感線圈自身的性質有關外,還與交變電流的頻率有關,頻率越高,感抗越 .(填“大”或“小”)3.電阻無論對直流還是交流,阻礙作用相同,只取決于電阻本身.大小例例3如圖6所示,電路中完全相同的三只燈泡L1、L2、L3分別與電阻R、電感L、電容C串聯(lián),然后再并聯(lián)到220 V、50 Hz的交流電路上,三只燈泡亮度恰好相同.若保持交流電壓不變,將交變電流的頻率增大到60 Hz,則發(fā)生的現(xiàn)象是A.三燈亮度不變B.三燈均變亮C.L1不變、L2變亮、L3變暗D.L1不變、L2變暗、L3變亮答案解析圖6典型例題典型例題當交變電流的頻率變大時,線圈的感抗變大,電容器的容抗變小,因此L
9、3變亮,L2變暗.又因為電阻在直流和交流電路中起相同的作用,故L1亮度不變,所以選D.達標檢測21.(對感抗的理解)(多選)在如圖7所示的電路中,L為電感線圈,R為燈泡的電阻值,電流表內阻為零,電壓表內阻無限大,交流電源的電壓u220 sin (100t) V.若保持電壓的有效值不變,只將電源頻率改為100 Hz,下列說法正確的是A.電流表示數(shù)增大 B.電壓表示數(shù)增大C.燈泡變暗 D.燈泡變亮答案解析圖7123當電源頻率由原來的50 Hz增為100 Hz時,線圈的感抗增大,在電壓不變的情況下,電路中的電流減小,選項A錯誤;燈泡的電阻值R是一定的,電流減小時,實際消耗的電功率(PI2R)減小,燈
10、泡變暗,選項C正確,D錯誤;電壓表與電感線圈并聯(lián),其示數(shù)為線圈兩端的電壓UL,設燈泡兩端電壓為UR,則電源電壓的有效值為UULUR,因URIR,故電流I減小時,UR減小.因電源電壓的有效值保持不變,故ULUUR增大,選項B正確.1232.(對容抗的理解)如圖8所示,白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交流電源的兩端,當交流電源的頻率增大時 A.電容器電容增大 B.電容器電容減小C.燈變暗 D.燈變亮圖8答案解析電容器的電容是由電容器本身的特性決定的,與外加的交流電源的頻率無關,選項A、B錯誤.當交流電源的頻率增大時,電容器充、放電的速度加快,電容器的容抗減小,電流增大,燈變亮.1233.(電阻、感抗、容抗的對比)如圖9所示,三個燈泡相同,而且足夠耐壓,電源內阻忽略.單刀雙擲開關S接A時,三個燈亮度相同,那么S接B時A.三個燈亮度相同B.甲燈最亮,丙燈不亮C.甲燈和乙燈亮度相同,丙燈不亮D.只有丙燈不亮,乙燈最亮答案解析圖9123開關S接A時,甲、乙、丙三個支路均有交流電通過,開關S接B時,電路處于直流工作狀態(tài),電容C“隔直流、通交流”;電感L“阻交流、通直流”;R對交流、直流有相同的阻抗.可判斷此時電路中I丙0,I甲不變,I乙增大;又因為燈泡亮度與功率(PI2R)成正比,所以只有丙燈不亮,乙燈最亮.123