高中物理 第3章 交變電流 第3節(jié) 交流電路中的電容和電感課件 魯科版選修32

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1、第3節(jié)交流電路中的電容和電感 記 學(xué)習(xí)目標(biāo) 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(guān) 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(guān) 3使學(xué)生親身經(jīng)歷實驗過程，觀察實驗現(xiàn)象和領(lǐng)會實驗方法，并由此培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力、交流和合作意識、團(tuán)結(jié)精神學(xué) 基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué) 實驗電路如圖所示，將雙刀雙擲開關(guān)S分別接到電壓相等的直流電源和交流電源上，觀察燈泡的亮暗(三燈泡相同)一、電容、電感對直流和交流的影響一、電容、電感對直流和交流的影響 實驗現(xiàn)象燈泡燈泡亮度亮度電源電源L1L2L3直流電源直流電源(S2斷開斷開)交流電源交流電源(S2斷開

2、斷開)交流電源交流電源(S2閉合閉合) 實驗表明，電阻器對直流和交流的影響是_的；電容器不能讓_通過卻能讓_通過，但對交流有一定的_；_既能讓直流通過也能讓交流通過，但對交流有一定的_作用相同相同直流直流交流交流阻礙阻礙線圈線圈阻礙阻礙 1容抗：電容器對交流的_作用 2影響容抗的因素：電容器的_和交變電流的_電容_，頻率_，容抗越小 3實際應(yīng)用 隔直電容器_； 旁路電容器_二、電容器的容抗及其應(yīng)用二、電容器的容抗及其應(yīng)用阻礙阻礙電容電容頻率頻率越大越大越高越高隔直流通交流隔直流通交流通高頻阻低頻通高頻阻低頻 1感抗：電感對交流的_作用 2影響感抗的因素：電感器的_和交變電流的_自感系數(shù)_、交變

3、電流的_越高，感抗_ 3實際應(yīng)用 低頻扼流圈阻交流通直流； 高頻扼流圈阻高頻通低頻三、電感器的感抗及其應(yīng)用三、電感器的感抗及其應(yīng)用阻礙阻礙自感系數(shù)自感系數(shù)頻率頻率越大越大頻率頻率越大越大悟 名師指點 1交變電流能“通過”電容器的實質(zhì) 當(dāng)把交變電源接到電容器的兩個極板上時，隨著電源電壓的升高，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(dāng)電源電壓降低時，電容器放電，原來極板上聚集的電荷又放出，在電路中形成放電電流，在交變電源的一個周期內(nèi)，電容器交替進(jìn)行充電、放電、反向充電、反向放電這樣隨著時間的推移，電路中就產(chǎn)生了持續(xù)不斷的交變電流一、電容器對交流電的作用一、電容器對交流電的

4、作用 2電容器對交變電流產(chǎn)生阻礙作用的實質(zhì) 當(dāng)交變電流“通過”電容器時，給電容器充電或放電，形成充電或放電電流，在形成電流的過程中，對自由電荷來說，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，也就是說在電容器充電與放電過程中，在電容器兩極形成跟原電壓相反的電壓，這就對電流產(chǎn)生了阻礙作用，即容抗將電容器的兩極接在交變電源兩端時，電路中能產(chǎn)生持續(xù)的電流，這是由于電容器不斷地交替產(chǎn)生充電與放電電流，但電路中的自由電荷并沒有跨過電容器兩極間的電介質(zhì)從一個極板到達(dá)另一極板 1對電容器能通交變電流的原因，下列說法正確的是() A當(dāng)電容器接到交流電

5、源上時，因為有自由電荷通過電容器，電路中才有交變電流 B當(dāng)電容器接到交流電源上時，電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中才有交變電流 C在有電容器的交流電路中，沒有電荷定向移動 D在有電容器的交流電路中，沒有電荷通過電容器 解析：電容器實質(zhì)上是通過反復(fù)充、放電來實現(xiàn)通電的，并無電荷流過電容器 答案：BD 1電感對交變電流阻礙作用的實質(zhì) 交變電流通過線圈時，電流的大小和方向都不斷變化，線圈中就必然會產(chǎn)生自感電動勢自感電動勢的作用就是阻礙引起自感電動勢的電流的變化這樣就形成了對交變電流的阻礙作用直流電通過線圈時，電流的大小、方向都不變，線圈中不產(chǎn)生自感電動勢，也就沒有感抗二、電感對交流的作用二、電感對交

6、流的作用 3感抗的應(yīng)用類型類型區(qū)別區(qū)別低頻扼流圈低頻扼流圈高頻扼流圈高頻扼流圈自感系數(shù)自感系數(shù)較大較大較小較小感抗大小感抗大小較大較大較小較小作用作用通直流、阻交流通直流、阻交流通低頻、通直流、阻高頻通低頻、通直流、阻高頻 2電感對交變電流影響的以下說法中，正確的是() A電感對交變電流有阻礙作用 B電感對交變電流阻礙作用越大，感抗就越小 C電感具有“通交流、阻直流，通高頻、阻低頻”的性質(zhì) D線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，電感對交變電流的阻礙作用就越大 解析：電感對交變電流有阻礙作用，且頻率越高阻礙作用越大線圈自感系數(shù)越大，對相同頻率的交變電流阻礙作用越大，故A、D正確電感有“通直流

7、、阻交流，通低頻、阻高頻”的特點，故C錯 答案：AD三、電阻、容抗、感抗的區(qū)別三、電阻、容抗、感抗的區(qū)別電阻電阻感抗感抗容抗容抗產(chǎn)生的產(chǎn)生的原因原因定向移動的自定向移動的自由電荷與不動由電荷與不動的離子間的碰的離子間的碰撞撞由于電感線由于電感線圈的自感現(xiàn)圈的自感現(xiàn)象阻礙電流象阻礙電流的變化的變化電容器兩極板上積累電容器兩極板上積累的電荷對向這個方向的電荷對向這個方向定向移動的電荷的反定向移動的電荷的反抗作用抗作用在電路在電路中的中的特點特點對直流、交流對直流、交流均有阻礙作用均有阻礙作用只對變化的只對變化的電流，如交電流，如交變電流有阻變電流有阻礙作用礙作用不能通直流，只能通不能通直流，只能通

8、變化的電流對直流變化的電流對直流的阻礙作用無限大，的阻礙作用無限大，對交流的阻礙作用隨對交流的阻礙作用隨交變電流的頻率的降交變電流的頻率的降低而增大低而增大電阻電阻感抗感抗容抗容抗決定決定因素因素由導(dǎo)體本身由導(dǎo)體本身(長長短、粗細(xì)、材短、粗細(xì)、材料料)決定，與溫決定，與溫度有關(guān)度有關(guān)由導(dǎo)體本身的由導(dǎo)體本身的自感系數(shù)和交自感系數(shù)和交變電流的頻率變電流的頻率決定決定由電容的大小由電容的大小和交變電流的和交變電流的頻率決定頻率決定電能的電能的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)化與做功做功電流通過電阻電流通過電阻做功，電能轉(zhuǎn)做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能化為內(nèi)能電能和磁場能電能和磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)化往復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場能電能與電場能往復(fù)轉(zhuǎn)化往復(fù)

9、轉(zhuǎn)化 3如圖所示，把電阻、電感器、電容器并聯(lián)接到某一交流電源上，三個電流表的示數(shù)相同，若保持電源電壓不變，而將頻率升高，則三個電流表的示數(shù)I1、I2、I3的大小關(guān)系是() AI1I2I3BI1I2I3 CI2I1I3 DI3I1I2 解析：原來三個電流表的示數(shù)相同，說明三個支路中的電阻、感抗、容抗相等，當(dāng)交變電流的頻率升高時，電阻的阻值不變，而感抗增大，容抗減小，因此I1不變，I2減小，I3增大，即有I3I1I2，故選項D正確 答案：D講 典例精析如圖所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交變電源的兩端，當(dāng)交變電源的頻率增加時() A電容器電容增加 B電容器電容減小 C電燈變暗 D電燈變亮 思路點撥：

10、本題考查電容器對交變電流的阻礙作用，解題的關(guān)鍵是確定出頻率增加時，容抗如何變化 電容器對交變電流的阻礙作用電容器對交變電流的阻礙作用 解析：容器的電容是由電容器本身的特性所決定的，與外加的交變電源的頻率無關(guān)，選項A和B是錯誤的當(dāng)交變電源的頻率增加時，電容器充放電的速度加快，電容器的容抗減小，電流增大，電燈變亮選項C錯D對 答案：D因交變電流頻率增大時，電容器充放電頻率也增大，使回路通電電流變大，電容的容抗減小 11：如圖所示，甲、乙兩圖中用交流電源，丙、丁兩圖中用直流電源，各電路圖中燈泡、電容器、電壓表示數(shù)都相同，則下列說法正確的是() A燈L1比燈L2亮 B燈L3也能發(fā)光，但亮度最暗 C燈L

11、2和L4亮度相同 D燈L4比燈L1亮 解析：電壓表示數(shù)相同，說明交流電的有效值相同甲圖中電容器與燈L1串聯(lián)，電容器對電流有阻礙作用；乙圖中電容器與燈L2并聯(lián)，交變電流全部通過燈L2；丙圖中電容器與燈L3串聯(lián)且是直流電源，電容器隔直通交，所以沒有電流流過燈L3，燈L3不亮；丁圖中電容器與燈L4并聯(lián)，電流全部流過燈L4.綜合以上分析，C、D兩項正確 答案：CD 電感對交變電流的阻礙作用電感對交變電流的阻礙作用 答案：BC當(dāng)交變電流通過線圈時，線圈中就要產(chǎn)生自感電動勢，而自感電動勢總是阻礙電流的變化，這種阻礙作用與交變電流的頻率有關(guān)，頻率越高，阻礙作用越大 21：如圖所示交流電源的電壓有效值跟直流電

12、源的電壓相等，當(dāng)將雙刀雙擲開關(guān)接到直流電源上時，燈泡的實際功率為P1，而將雙刀雙擲開關(guān)接在交流電源上時，燈泡的實際功率為P2，則() AP1P2 BP1P2 CP1P2 D不能比較 解析：由于電感對交變電流的阻礙，開關(guān)接在交流電源上時通過燈泡的電流較小一些，故P2P1. 答案：B試 綜合應(yīng)用如圖所示，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變電壓不變，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 CL1不變、L2變亮、L3變暗 DL1不變、L2變暗

13、、L3變亮電阻容抗感抗的應(yīng)用電阻容抗感抗的應(yīng)用 思路點撥：解答本題應(yīng)把握以下兩點： (1)交變電壓不變，有效值不變 (2)頻率增加，電阻不變而感抗增加，容抗減小 解析：當(dāng)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L3變亮、L2變暗，而電阻不變化，故L1亮度不變 答案：D R、L、C對交變電流的影響 (1)L對直流起“短路”作用，對交變電流起阻礙作用； (2)C對直流“斷路”，對交變電流有旁路分流作用 (3)電阻對直流、交變電流都有阻礙作用，它與交變電流的頻率無關(guān) 解析：電容器具有通高頻、阻低頻作用，這樣的電容器電容應(yīng)較小，故a處放電容較小的電容器電感線圈在該電路中要求做到“通

14、低頻、阻高頻”， 所以b處應(yīng)接一個高頻扼流線圈 答案：C練 隨堂演練 1關(guān)于電感對交變電流的影響，下列說法正確的是() A電感不能通過直流電流，只能通過交流電流 B電感對各種不同頻率的交變電流的阻礙作用相同 C同一只電感線圈對頻率低的交變電流的阻礙作用較小 D同一只電感線圈對頻率高的交變電流的阻礙作用較大 解析：電感線圈的感抗跟交流電的頻率成正比，頻率越大，感抗越大，對交變電流的阻礙作用就越大 答案：CD 2對低頻扼流圈的說法正確的是() A自感系數(shù)很小，對直流有很大的阻礙作用 B自感系數(shù)很大，對低頻交流有很大的阻礙作用 C自感系數(shù)很大，對高頻交流有很小的阻礙作用 D自感系數(shù)很大，對直流無阻礙

15、作用 解析：低頻扼流圈的自感系數(shù)較大，它對電流的阻礙作用是“通直流，阻交流”，即對低頻交流有較大的阻礙作用，由于線圈本身有電阻，所以對直流也有阻礙作用，應(yīng)選B 答案：B 3關(guān)于電容對交變電流的影響，下列說法正確的是() A對一只給定的電容器來說它對任何頻率的交變電流的阻礙作用都相同 B同一只電容器對高頻交變電流的容抗大于對低頻交變電流的容抗 C同一只電容器對高頻交變電流的容抗小于對低頻交變電流的容抗 D同一只電容器對高頻交變電流的容抗等于對低頻交變電流的容抗 解析：電容器的容抗跟交流電的頻率成反比，頻率越大，容抗越小，對交變電流的阻礙作用就越小 答案：C 4如圖所示的電路中，正弦交流電源電壓的

16、有效值為220 V，則關(guān)于交流電壓表的示數(shù)，以下說法中正確的是() A等于220 VB大于220 V C小于220 VD等于零解析：解析：雖然交變電流能通過電容器，但也受到阻礙作雖然交變電流能通過電容器，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，電壓表測的是電阻兩端的電壓，于電源電壓，電壓表測的是電阻兩端的電壓，C正確正確答案：答案：C 5如圖所示，在電路兩端接上交流電，保持電壓不變，使頻率增大，發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗變化情況是：燈1變暗，燈2變亮，燈3不變，則M、N、L所接元件可能是() AM為電阻，N為電容器，L為電感 BM為電阻，N為電感，L為電容器 CM為電感，N為電容器，L為電阻 DM為電容器，N為電感，L為電阻 解析：由題意可知，當(dāng)交流電頻率變大時，燈1中的電流減小，燈2中的電流變大，而燈3中的電流不變，故知M為電感線圈，N為電容器，L為電阻 答案：C謝謝觀看！謝謝觀看！