高中物理第2章第4、5节电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用学案教科版选修3_2

第4、5节电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用一、电容器在交流电路中的作用 1．电容器对交流电的导通作用(1)实验电路：将两个规格完全相同的小灯泡、电容器、双刀双掷开关、学生电源按照如图2­4­1所示的电路图连接起来。

图2­4­1(2)实验过程及分析实验操作 实验现象 实验结论把开关S 接直流电源 L 1不亮，L 2正常发光 恒定电流不能通过电容器 把开关S 接交流电源两灯都正常发光交变电流能够“通过〞电容器(1)实验电路：如图2­4­2所示，三个规格完全相同的小灯泡，三只电容器C 1、C 2、C 3(C 1>C 2＝C 3)，学生电源，开关，导线。

按照如图2­4­2所示的电路图连接起来。

1.电容器可导通交流电，电容器对交流电的阻碍作用称为容抗，其大小X C ＝12πfC。

2．电容器具有“隔直流、通交流〞、“阻低频、通高频〞的作用。

3．电感器对交变电流的阻碍作用的大小称为感抗，图2­4­2(2)实验过程及分析实验操作实验现象实验结论断开开关S1、S2，接上交流电源，观察L2、L3的发光情况L2、L3亮度相同电容器对交变电流有阻碍作用断开S1、闭合S2，将C3短路，观察L3的发光变化灯泡L3变亮闭合S1、S2，观察三个灯泡的发光情况L3最亮，L1较亮，L2最暗电容越大，阻碍作用越小(3)容抗①物理意义：表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。

②影响容抗大小的因素：电容器的电容越大，交变电流的频率越高，容抗越小。

③公式：X C＝12πfC，单位：欧(Ω)。

其中f是交流电的频率，C是电容器的电容。

二、电感器在交流电路中的作用1．电感器由导线绕成的各种形状的线圈，电感器用字母“L〞及电路符号“〞表示。

2．电感器对交流电的阻碍作用(1)实验电路：将带铁芯的电感器L和灯泡D串联，再与另一完全相同的灯泡D′并联，接在以交流信号发生器为电源的两端，如图2­4­3所示。

第二章第5节电感在交流电路中的作用
教材分析：
本节着重说明交流电和直流电的区别，有利于加深学生对交流电特点的认识，教学的重点在突出交流和直流的区别，而不是要求深入讲讨论感抗和容抗的问题，可以结合学校的实际情况，尽可能多地用实验说明问题，不必在理论上进行讨论。

根据电磁感应的知识，学生不难理解感抗的概念和影响感抗大小的因素，教学中要适当复习或回忆已学过的有关知识，让学生自然地得出结论。

这样既有利于理解新知识，又有利于培养学生的能力，使学生学会如何把知识联系起来，形成知识结构，进而独立地获取新知识。

教学目标
〔一〕知识与技能
1．理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。

2．知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关。

〔二〕过程与方法
1．培养学生独立思考的思维习惯。

2．培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯。

〔三〕情感、态度与价值观
培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯。

教学重点、难点
重点
电感对交变电流的阻碍作用。

难点
感抗的概念及影响感抗大小的因素。

新课导入设计
导入设计一：由电磁感应中所学的电感的相关知识，自感线圈会产生自感电动势，自感电动势会阻碍原电流的变化，那么在大小不断变化的交流电路中电感又有什么样的作用
呢？
导入设计二：用实验导入将电感器接入交流电路，是否是通路，改变交流电的频率，对电路有什么影响？。

电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用1.了解电容器在电路中起隔断直流、导通交变电流的作用，定性了解电容器对交变电流有阻碍作用，知道影响容抗大小的因素．(重点＋难点)2.了解电感器在电路中对直流有导通作用，能通过交变电流，定性了解电感对交流有阻碍作用，知道影响感抗大小的因素．(重点＋难点)3.简单了解电感器和电容器在电子技术中的应用．一、电容器对交流电的导通作用1．电容器不能使直流电通过，但能导通交流电．2．电容器导通交流电的实质：电容器接入交变电路中时，由于两极板的电压在周期性地变化，使电容器反复地充电和放电，虽然电容器的两极板间并没有电流通过，但在连接电容器和电源的电路中却形成交变电流．1．使用220 V交流电源的电器设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时用手触摸外壳时会有“麻手”的感觉，用测电笔测试时氖管也会发光，这是为什么呢？采取什么措施可解决这一问题？提示：与电源连接的机芯和金属外壳构成一个电容器，交变电流能够通过这个电容器，也就是说机芯、外壳间始终在进行着充放电，所以能感觉到“漏电”．解决方案就是金属外壳接地，其实现在生产的电器设备都增加了这一接地线．二、电容器对交流电的阻碍作用1．电容器对交流电有阻碍作用，此作用称为容抗．2．容抗的大小跟电容和交流电的频率有关．电容越小，容抗越大；频率越低，容抗越大．3．容抗公式：X C＝12πfC__．三、电容器在电子技术中的应用在电子技术中，常用的电容器有隔直电容(图甲)和旁路电容(图乙)两种．1．隔直电容：直流不能通过电容器C ，只能经电阻R 形成回路．2．旁路电容：C 的电容较小，低频信号不能通过，但高频干扰信号可以通过．四、电感器对交流电的阻碍作用1．电感器对交流电有阻碍作用，此作用称为感抗． 2．线圈的电感(即自感系数L )越大，交流电的频率越高，感抗越大．3．感抗公式：X L ＝2πfL ．五、电感器在电子技术中的应用两种扼流圈⎩⎪⎨⎪⎧低频扼流圈，主要作用“通直流、阻交流”.高频扼流圈，主要作用“通低频、阻高频”.2．直流电与交流电哪个更容易通过电感线圈？低频交流电与高频交流电哪个更容易通过电感线圈？提示：电感线圈对交流电有阻碍作用，对直流电没有阻碍作用，交流电的频率越高，阻碍作用越强.电容器对交变电流的阻碍作用当交变电流“通过”电容器时，给电容器充电或放电，形成充电或放电电流，在形成电流的过程中，对自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向移动的时候，电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个方向做定向移动，也就是说在电容器充电与放电过程中，在电容器两极形成跟原电压相反的电压，这就对电流产生了阻碍作用，即容抗X C ，X C ＝12πfC. 将电容器的两极接在交变电源两端时，电路中能产生持续的电流，这是由于电容器不断地交替产生充电与放电电流，但电路中的自由电荷并没有跨过电容器两极间的电介质从一个极板到达另一个极板．如图所示，白炽灯和电容器串联后接入交流电源两端，当交流电的频率增大时( )A ．电容器电容增大B ．电容器电容减小C ．电灯变暗D ．电灯变亮[思路点拨] 电容器对交变电流的阻碍作用与电容器的电容和交变电流的频率有关，而电容是由电容器本身的因素所决定．[解析] 由于电容器的电容是由本身结构及特性决定的，与电源的频率无关，故A 、B 两项错误；当电源频率增大时，由容抗X C ＝12πfC可知，容抗减小，故整个电路中的电流增大，所以电灯变亮，故C 错误，D 正确．[答案] D1.(多选)如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交流电源的频率增加时( )A ．电流表示数增大B ．电压表示数增大C ．灯泡变暗D ．灯泡变亮解析：选AD.由频率增加可知，容抗减小，电流增大，电灯两端电压增大，电压表示数变小，灯泡功率增大而变亮，故选A 、D.电感器对交变电流的阻碍作用电感器对交变电流阻碍作用的实质交变电流通过线圈时，电流的大小和方向都不断变化，线圈中就必然会产生自感电动势．自感电动势的作用就是阻碍引起自感电动势的电流的变化．这样就形成了对交变电流的阻碍作用．当交变电流通过线圈时由产生的自感电动势E L ＝L ΔI Δt可知交变电源的频率越高，电流的变化越快，自感系数越大，产生的自感电动势就越大，即对交变电流的阻碍作用越大，也就是感抗越大，进一步研究表明感抗X L ＝2πfL .在交变电流经过电感线圈时产生的自感电动势仍然满足法拉第电磁感应定律和楞次定律，产生的自感电动势总是阻碍原电流的变化，这种作用的具体表现即是感抗．(多选)如图所示电路中，L 为电感线圈，R 为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u ＝2202·sin 100πt V ．若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz ，下列说法正确的有( )A．电流表示数增大B．电压表示数增大C．灯泡变暗D．灯泡变亮[思路点拨] 自感系数L越大，感抗越大，交变电流的频率f越大，感抗X L也越大，对电流的阻碍作用越强，电流越小，灯泡越暗．[解析] 由交流电压的瞬时值表达式可知电源频率原为50 Hz，当变为100 Hz时，线圈的感抗(X L＝2πfL)增大，电流减小，则电流表示数减小，所以A选项错误．因为流过灯泡的电流减小，所以灯泡变暗，即C正确，D错误．又电压表所测量的是线圈两端电压，而U L ＝U－U R，因U不变，灯泡两端的电压U R＝IR减小，所以U L增大．所以选项B也是正确的．[答案] BC解答此类题目的关键：(1)电感线圈的感抗X L＝2πfL，在自感系数不变的情况下与频率成正比．(2)能够正确判断出电压表、电流表所测量的元件，及电路的连接方式．2.交变电流通过一段长直导线时，电流为I，如果把这根长直导线绕成线圈，如图所示，再接入原电路，通过线圈的电流为I′，则( )A．I′>I B．I′<IC．I′＝I D．无法比较解析：选B.长直导线的自感系数很小，感抗可忽略不计，其对交变电流的阻碍作用可以看做是纯电阻，流经它的交变电流只受到导线电阻的阻碍作用．当导线绕成线圈后，电阻值未变，但自感系数增大，对交变电流的阻碍作用不但有电阻，而且有感抗，阻碍作用增大，电流减小．故答案应选B.电阻、感抗、容抗的区别电阻感抗容抗产生的原因定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞由于电感线圈的自感现象阻碍电流的变化电容器两极板上积累的电荷对这个方向定向移动的电荷的反抗作用在电路中的特点对直流、交流均有阻碍作用只对变化的电流(如交流)有阻碍作用不能通直流，只能通变化的电流决定因素由导体本身(长短、粗细、材料)决定，与温度有关由线圈的自感系数和交流电的频率决定(成正比)由电容的大小和交流电的频率决定(成反比)电能的转化与做功电流通过电阻做功，电能转化为内能电能与磁场能往复转化电能与电场能往复转化虽然不要求应用容抗、感抗的公式进行计算，但熟记感抗及容抗公式X L＝2πfL和X C＝12πfC可快速判定感抗、容抗大小变化．(多选)如图所示，当交流电源的电压(有效值)U＝220 V，频率f＝50 Hz，3只灯泡L1、L2、L3的亮度相同(L无直流电阻)，若将交流电源的频率变为f＝100 Hz，电压不变，则( )A．L1灯比原来亮B．L2灯比原来亮C．L3灯和原来一样亮D．L3灯比原来亮[思路点拨] 根据电容器、电感器和电阻对电流的作用特点判断灯泡的亮、暗变化．[解析] 当将交流电源的频率换为f＝100 Hz时，交流电源的频率变大，根据电容器、电感器和电阻对电流作用的特点可知电容器的容抗减小，对电流的阻碍作用减弱，L1中的电流增大，L1变亮，A项正确；电感的感抗增大，对电流的阻碍作用增强，L2中的电流减小，L2变暗，B项错误；电阻的阻值不变，通过L3的电流也不变，亮度和原来一样，C项正确、D项错误．[答案] AC电阻、电感线圈、电容器在交流电路中的作用电阻对所有电流阻碍作用相同，阻碍的结果是电能转化为内能；纯电感线圈、电容器对交流的阻碍作用与频率有关，阻碍的结果是电能和磁场能、电场能相互转化．3.(多选)如图所示，三个灯泡相同，而且足够耐压，电源内阻忽略．单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时( )A．三个灯亮度不再相同B．甲灯最亮，丙灯不亮C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D．只有丙灯不亮，乙灯最亮解析：选AD.S接A时，为交流电源，此时R、L、C对交变电流的阻碍作用相同；S接B时，变为直流电源，故三灯亮度不再相同，其中乙灯最亮，而丙灯不亮，故A、D正确．电感和电容电路的综合分析如图所示是电视机电源部分的滤波装置，当输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后，能在输出端得到较稳定的直流电，试分析其工作原理及各电容和电感的作用．[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析:[解析] 当含有多种成分的电流输入到C1两端时，由于C1具有“通交流、隔直流”的功能，电流中的交流成分被衰减；而线圈L有“通直流、阻交流”的功能，直流成分电流顺利通过L，一小部分交流通过L；到达C2两端时，由于C2具有“通交流、隔直流”的功能，C2进一步滤除电流中残余的交流成分，这样在输出端得到较稳定的直流电．[答案] 见解析交流电路的分析跟直流电路的分析有很多相似的地方，但是由于电感、电容等电路元件自身的特点，而造成在分析电路时的不同，要特别注意这些元件的特性．4.如图所示，线圈L的自感系数和电容器的电容C都很小(如L＝100 μH，C＝100 pF)，此电路的主要作用是( )A．阻直流、通交流，输出交流电B．阻交流、通直流，输出直流电C．阻低频、通高频，输出高频交流电D．阻高频、通低频，输出低频交流电和直流电解析：选D.因线圈L的自感系数很小，所以对低频交流成分的阻碍作用很小，这样直流成分和低频交流成分能顺利通过线圈．电容器C为一旁路电容，因其电容很小，对高频交流成分的阻碍作用很小，这样部分通过线圈的高频交流成分又经过电容器C形成回路，最终输出的应为低频交流电和直流电，选项D正确．1．下列说法中正确的是( )A．电感器对交流的阻碍作用是因为电感器存在电阻B．电容器对交流的阻碍作用是因为电容器的电阻C．感抗、容抗和电阻一样，电流通过它们做功时都是电能转化为内能D．在交变电路中，电阻、感抗、容抗可以同时存在解析：选D.交变电流通过线圈时，在线圈上产生自感电动势，对电流的变化起到阻碍作用，A错．交流电通过电容器时，电容器两极间的电压与电源电压相反，阻碍了电流的流动，B 错．电流通过它们做功时，只有在电阻上产生热，在线圈上产生磁场能，在电容器上产生电场能，C错，故D对．2．(多选)电感器对交变电流影响的以下说法中，正确的是( )A．电感器对交变电流有阻碍作用B．电感器对交变电流阻碍作用越大，感抗就越小C．电感器具有“通交流、阻直流，通高频、阻低频”的性质D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感器对交变电流的阻碍作用就越大解析：选AD.电感器对交变电流有阻碍作用，且频率越高阻碍作用越大．线圈自感系数越大，对相同频率的交变电流阻碍作用越大，故A、D正确．电感器有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的特点，故C错误．3．(多选)对电容器能通交变电流的原因，下列说法正确的是( )A．当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流B．当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流C．在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动D．在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器解析：选BD.电容器实质上是通过反复充、放电来实现通电的，并无电荷流过电容器．4．如图所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯L1变亮，灯L2变暗，灯L3不变，则M、N、L中所接元件可能是( )A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器解析：选C.当交变电流的频率增大时，电感器对交变电流的阻碍作用增大，故与电感器串联的灯泡变暗，即N为电感器；电容器对交变电流的阻碍作用随交变电流频率的增大而减小，故与电容器串联的灯泡变亮，即M为电容器；由于电阻的大小与交变电流的频率无关，故与电阻串联的灯泡亮度不变，即L为电阻．故选项C正确．5．如图所示的电路，有直流和交流成分的电流通过，为了尽量减少R2上的交流成分，应( )A．选用自感系数较大的线圈和电容较小的电容器B．选用自感系数较小的线圈和电容较大的电容器C．选用自感系数较小的线圈和电容较小的电容器D．选用自感系数较大的线圈和电容较大的电容器解析：选D.由于电感器具有“通低频、阻高频”、电容器具有“隔直流、通交流”的作用，故通过线圈L后的高频电流减少了，将电容器C与电阻R2并联，交流成分经过电阻R2“旁边”的电容器C，而直流成分不能通过电容器而通过电阻R2，这样负载电阻R2的交流成分就更少了，为了尽量减少R2上的交流成分，应该选用自感系数较大的线圈和电容较大的电容器，故D对，A、B、C错．一、单项选择题1．在交流电路中，要减小电容器的容抗，可以( )A．减小两极板的正对面积B．减小极板间的距离C．适当增大交变电流的电压D．减小交变电流的频率解析：选B.容抗与交流电压的大小无关，f减小，容抗增大，C、D错误；极板正对面积减小，C减小，容抗增大，A错误；两极间距离减小，C增大，容抗减小，B正确．2．如图所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A示数增加，可行的办法是( )A．使发电机F的转速增加B．使发电机的转速减小C．在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D．使电容器两板间距离增大解析：选A.发电机转速增加，交变电流的频率增加，容抗减小，发电机电动势随转速增加而增大，故A对，B错．电容器间的电介质介电常数减小，或距离增大，电容都减小，容抗增大，电流减小，故C、D均错．3．关于低频扼流圈，下列说法中正确的有( )A．这种线圈的自感系数很小，对直流无阻碍作用B．这种线圈的自感系数很大，对低频交流有很大的阻碍作用C．这种线圈的自感系数很大，对高频交流的阻碍作用比对低频交流的阻碍作用更大D．这种线圈的自感系数很小，对高频交流的阻碍作用很大而对低频交流的阻碍作用很小解析：选C.这种线圈的自感系数很大，且线圈本身有电阻，所以对直流电也有一定的阻碍作用，但较小可忽略，A错；低频扼流圈的自感系数较大，它对电流的阻碍作用是“通低频，阻高频”，故选项C正确．4．两个相同的白炽灯泡L1和L2接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联．当a、b间接电压最大值为U m、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同．更换一个新的正弦交流电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度．新电源两极的电压最大值和频率可能是( )A．最大值仍为U m，而频率大于fB．最大值仍为U m，而频率小于fC．最大值大于U m，而频率仍为fD．最大值小于U m，而频率仍为f解析：选B.更换新电源后，灯L1的亮度低于灯L2的亮度，说明电容器的容抗增大，电感器的感抗减小．由频率对容抗、感抗的影响可知新电源频率减小，所以B正确．5．某电源输出的电流中既有交流又有直流成分，如果需要在R上得到直流成分，应在如图所示电路中的A、B两处连接合适的元件．合理的连接方式是( )A．A、B处均接电感器B．A、B处均接电容器C．A处接电感器，B处接电容器D．A处接电容器，B处接电感器解析：选C.由于直流和交流都可以通过电感线圈，而电容器只允许交流通过，故A处接电感器，B处接电容器，就可以使R上得到直流成分，C正确．6．在频率为f的交流电路中，如图所示，当开关依次分别接通R、C、L支路时，通过各支路的电流有效值相等，若将交变电流的频率提高到2f，保持其他条件不变，则下列几种情况可能的是( )A．通过R的电流有效值不变B．通过C的电流有效值变小C．通过L的电流有效值变大D．通过R、C、L的电流有效值都不变解析：选A.电阻对交变电流的阻碍作用与交变电流的频率无关，因此通过电阻的电流有效值不变，故A选项正确．二、多项选择题7．在交流电路中，下列说法正确的是( )A．影响电流与电压关系的，不仅有电阻，还有电感和电容B．电感器对交变电流有阻碍作用，是因为交变电流通过电感线圈时，线圈中产生自感电动势阻碍电流的变化C．交变电流能通过电容器，是因为交变电压的最大值大于击穿电压，电容器被击穿了D．电容器的电容越大、交变电流的频率越高，容抗就越大解析：选AB.交变电流能通过电容器是因为交流电路中的电容器的两极加上交变电压后，两极板上不断进行充、放电，电路中产生电流，表现为交变电流通过了电容器，故C项错．电容器的电容越大、交变电流的频率越高，容抗越小，D项错．8．“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频和机械振动，如图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器，则( )A．甲扬声器是低音扬声器B．C2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器C．L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D．L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流解析：选AD.电感对电流的阻碍作用是“通直流，阻交流”“通低频，阻高频”，电容对电流的阻碍作用是“通交流，隔直流”“通高频，阻低频”．线圈L1的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分，通过线圈L1的信号中还有少量的高频成分，C1的作用就是滤掉少量的高频成分，让低频信号通过扬声器甲，故扬声器甲是低音扬声器，选项A正确、C错误；C2的作用是让高频信号通过，阻碍低频成分，L2的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分通过，减弱通过扬声器乙的低频电流，扬声器乙是高音扬声器，选项B错误，D正确．9.某电路的输入电流既有直流成分，又有交流高、低频成分，若通过如图装置，只把交流低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各元件的作用，说法正确的是( )A．L起到消除交流成分的作用B．C1是隔直电容器C．C2起到消除高频成分的作用D．以上说法都不对解析：选BC.线圈L通直流阻交流，起到消除直流成分的作用，A错；C1隔直流通交流，B 对；C2允许高频通过，起到消除高频成分的作用，C对．10．某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图甲所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后(如图乙所示)，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图丙a、b、c所示，则下列判断中正确的是( )A．AB间是电容器B．BC间是电感线圈C．CD间是电容器D．CD间是定值电阻解析：选ABD.根据题图a可知，有瞬时充电电流，稳定后电路中无电流，说明AB间是电容器，充电完毕，电路为开路，故A正确．根据题图b可知，阻碍电流增大，但是稳定后电流恒定，符合电感线圈的特点，所以BC间为电感线圈，故B正确．根据题图c，接通电路后，电流马上达到稳定值，说明CD间为定值电阻，故C错误，D正确．三、非选择题11．如图所示，从AO输入的信号中，有直流电和交流电两种成分．(1)现在要求信号到达BO两端只有交流电，没有直流电，需要在AB端接一个什么元件？该元件的作用是什么？(2)若要求信号到达BO端只有直流电，而没有交流电，则应在AB端接入一个什么元件？该元件的作用是什么？解析：根据电容器和电感器对直流电和交流电的作用原理进行分析．(1)因为BO端不需要直流电，只需要交流电，故根据电容器C有“通交流、隔直流”作用，应在AB端接入一个电容器C.该电容器对直流电有阻隔作用，对交流电有通过作用．(2)因为BO端不需要交流电，只需要直流电，故根据电感L有“通直流、阻交流”的作用，应在AB端接入一个低频扼流圈．答案：(1)电容器通交流、隔直流(2)低频扼流圈通直流、阻交流12．在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分又有低频成分，如果只需要把低频成分输送到下一级装置，只要在两极电路之间接入一个高频扼流圈就可以了．高频扼流圈是串联还是并联接入电路？如图所示的接法对吗？为什么？解析：因为高频扼流圈自感系数较小，它有通低频、阻高频的功能，低频通过它很容易，而高频交流通过时却很“费力”，因此，在电路中串联一个高频扼流圈就可以达到只把低频交流成分输送到下一级装置的目的．答案：串联正确原因见解析。

电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用必备知识·自主学习一、电容器对交流电的作用交流电通过电容器和通过小灯泡的实质是一样的吗?提示:不一样,对电容器来讲,电荷没有通过电容器,只是反复地充电、放电,好像通过了而已。

1.导通作用:(1)结论:交变电流能够通过电容器,直流不能通过电容器。

(2)电容器导通交流电的实质:两极板间的电压周期性变化,使电容器反复地充电和放电,在电路中形成交变电流。

2.阻碍作用:(1)结论:电容器对交流电有阻碍作用,且其阻碍作用的大小与交流电的频率和电容器的电容有关。

(2)容抗:电容器对交流电的阻碍作用。

(3)影响容抗大小的因素:电容器的电容越小,容抗越大;频率越低、容抗越大。

二、电容器在电子技术中的应用1.电容器在电路中的作用:“隔直流,通交流,频率越高,阻碍作用越小”。

2.应用:(1)隔直电容:在两级电路间串联(选填“串联”或“并联”)一个电容器来阻止直流(选填“直流”或“交流”)成分通过。

(2)旁路电容:利用电容器对高频电流阻碍作用小而对低频电流阻碍作用大的特性,在下级电路的输入端并联(选填“串联”或“并联”)一个电容,通过电容器可滤除高频(选填“高频”或“低频”)干扰信号。

三、电感器对交流电的阻碍作用1.结论:电感器对交流电有阻碍作用,且其阻碍作用的大小与交流电的频率和自感系数有关。

2.感抗:(1)物理意义:表示电感器对交变电流的阻碍作用的大小。

(2)影响感抗大小的因素:线圈的自感系数越大,交流电的频率越高,感抗越大。

四、电感器在电子技术中的应用1.低频扼流圈:自感系数较大,感抗较大,对低频交变电流有很大的阻碍作用,而对直流的阻碍作用较小。

2.高频扼流圈:自感系数较小,感抗较小,对高频交变电流有很大的阻碍作用,而对低频交流的阻碍作用较小。

关键能力·合作学习知识点一电感器对交变电流阻碍作用的分析1.线圈对交变电流的阻碍作用的原因:交变电流通过线圈时,由于电流的变化引起通过线圈的磁通量发生变化,在线圈中产生自感电动势而阻碍电流的变化,也就阻碍了交变电流的通过形成感抗。

学案5 电容器在交流电路中的作用 电感器在交流电路中的作用[学习目标定位] 1.通过演示实验了解电感器和电容器对交变电流的阻碍和导通作用.2.知道感抗和容抗的物理意义以及与哪些因素有关.3.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用．1．线圈的横截面积 ，匝数越多，线圈的自感系数 ，线圈有铁芯比无铁芯时自感系数 ．2．平行板电容器的电容决定式C ＝εrS 4πkd ，电容的定义式C ＝Q U. 3．由于导体线圈 而产生的电磁感应现象叫自感现象．一、电容器对交流电的导通作用电容器接入交变电路中时，电容器反复地 和 ，形成交变电流，表现为交流“通过”了电容器．二、电容器对交流电的阻碍作用1．容抗：电容器对交流电的 作用称为容抗．2．电容 ，交流电的频率越低，容抗越大．三、电容器在电子技术中的应用1．隔直电容：如图1甲，直流不能通过电容器C ，只能经电阻R 形成回路．2．旁路电容：如图乙，C 的电容较小， 信号不能通过，但 干扰信号可以通过．图1四、电感器对交流电的阻碍作用1．感抗：电感器对交流电的 作用称为感抗．2．线圈的电感(即自感系数L)越 ，交流电的频率越 ，感抗越大．五、电感器在电子技术中的应用1．低频扼流圈： 直流、 交流．2．高频扼流圈： 低频、 高频．一、电容器对交流电的阻碍作用[问题设计]如图2甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，观察灯泡的发光情况．图2(1)分析电容器能通交流的原因．(2)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？(3)在图乙中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度会有什么变化？[要点提炼]1．电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器．2．电容器对交变电流的阻碍作用：电源电压推动自由电荷定向移动时，电容器极板上积累的电荷会阻碍自由电荷向此方向定向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用．3．决定容抗的两个因素：电容器的和交流电的．4．电容器在电路中的作用：通流，阻流，通频，阻频．二、电感器对交流电的阻碍作用[问题设计]如图3所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，取直流电源的电压与交流电压的有效值相等．图3(1)对比两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？(2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？[要点提炼]1．电感器的感抗是由的电流在线圈中产生的感应电动势引起的，与制成线圈导体的电阻无关．2．感抗的两个决定因素：(1)线圈的；(2)交变电流的．3．电感线圈在电路中的作用(1)通流，阻流；(2)通频，阻频．一、对容抗的理解例1如图4所示，接在交流电源上的灯泡正常发光，以下说法正确的是()图4A．把电介质插入电容器，灯泡变亮B．增大电容器两极板间的距离，灯泡变亮C．减小电容器两极板间的正对面积，灯泡变暗D．使交变电流频率减小，灯泡变暗二、对感抗的理解例2如图5所示的实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下面叙述正确的是()图5A．当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗B．当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮C．S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮D．S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗三、电阻、感抗、容抗的对比例3如图6所示，电路中完全相同的三只灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220 V、50 Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同．若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是()图6A．三灯亮度不变B．三灯均变亮C．L1亮度不变、L2变亮、L3变暗D．L1亮度不变、L2变暗、L3变亮四、电感器、电容器在电路中的应用例4在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分，又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输送到再下一级，可以采用如图7所示电路，其中a、b应选择的元件是()图7A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈1．(对容抗的理解)如图8所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增大时()图8A．电容器电容增大B．电容器电容减小C．灯变暗D．灯变亮2.(对感抗的理解)在如图9所示的电路中，L为电感线圈，灯泡的电阻为R，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝2202sin (100πt) V．若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是()图9A．电流表示数增大B．电压表示数增大C．灯泡变暗D．灯泡变亮3．(电阻、感抗、容抗的对比)如图10所示，三个灯泡相同，而且足够耐压，电源内阻忽略．单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时()图10A．三个灯亮度相同B．甲灯最亮，丙灯不亮C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D．只有丙灯不亮，乙灯最亮。

4．电容器在沟通电路中的作用5．电感器在沟通电路中的作用学习目标知识脉络1.认识电容器对交变电流的阻挡作用及其原由．(难点)2．认识电感器对交变电流的阻挡作用及其原因．(难点)3．知道感抗和容抗以及与哪些要素有关．( 重点 )4．认识电容器和电感器通沟通电的特征．( 重点 )电容器在沟通电路中的作用[先填空 ]1．电容器对沟通电的导通作用(1) 实验电路 ( 如图 2-4-1)图 2-4-1(2)实验现象：电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮；接通沟通电源时，灯泡亮．(3)实验结论：交变电流能够经过电容器，直流电不可以经过电容器．(4)电容器导通沟通电的本质电容器接入交变电路时，使电容器频频地充电和放电，使电路中形成交变电流．2．电容器对沟通电的阻挡作用(1)容抗：电容器对沟通电的阻挡作用称为容抗．(2)容抗大小的影响要素容抗的大小跟电容和沟通电的频次有关．电容越小、频次越低，容抗越大，容抗大小的1公式是 X C＝2πfC.(3)电容的作用：通沟通，隔直流，通高频，阻低频．3．电容器在电子技术中的应用(1)隔直电容：利用了电容器通沟通、隔直流的性质．只让沟通信号经过而直流成分不可以经过．如图 2-4-2 甲所示．(2)旁路电容：利用了电容器对高频电流阻挡小而对低频电流阻挡作用大的特征．低频信号不可以经过而高频扰乱信号能够经过，如图2-4-2 乙所示．甲乙图 2-4-2[再判断 ](1)关于同一个电容器，容抗能够发生变化． ( √)(2)在有电容器的沟通电路中，没有电荷经过电容器． ( √)(3)电容器的电容越大，容抗越大． ( ×)[后思虑 ]电阻、容抗对电流的阻挡作用同样吗？【提示】不一样．电阻对直流电和沟通电的阻挡作用同样，与沟通电的频次没关；而容抗对沟通电的阻挡作用与沟通电的频次有关，频次越高，阻挡作用越小．[ 合作商讨 ]商讨 1：试解说为何交变电流能够“经过”电容器．【提示】电容器接到沟通电源上，电压高升时，电容器极板上的电荷量增添，形成充电电流；电压降低时，电容器极板上的电荷量减少，形成放电电流，充、放电交替进行，电路中就仿佛交变电流“经过”了电容器．本质上，自由电荷并无经过两极板间的绝缘介质．商讨 2：从能量转变的角度剖析交变电流经过电容器时能量的转变状况．【提示】当电容器充电时，电能转变为电场能，当电容器放电时，电场能转变为电能，电能和电场能不停地互相转变．[ 中心点击 ]1．对电容器容抗的理解(1)产生原由：电容器的极板充电带有电荷后，会产生阻挡电流的反向电压，进而对持续充电产生阻挡作用．(2)有关要素：①电容：电容器的电容越大，充电过程中两极间电压增添越慢，对持续充电阻挡作用越小．②频次：沟通电频次越高，电流方向变化越快，对持续充电的阻挡作用越小．2．电容器在电子技术中的两种应用(1)隔直电容器：如图 2-4-3 所示，作用是“通沟通、隔直流”，因为直流电不可以经过电容器，沟通电能“经过”电容器．起这样作用的电容器电容要大些．图 2-4-3图2-4-4(2)高频旁路电容器：如图 2-4-4 所示，作用是“通高频，阻低频”，因为对不一样频次的沟通电，频次越高，容抗越小，频次越低，容抗越大，即电容器对低频交变电流阻挡作用大，对高频交变电流阻挡作用小，起这样作用的电容器电容要小些．1．电容对交变电流影响的以下说法中，错误的选项是()A．交变电流能经过电容器B．电容器拥有通直流、阻沟通的作用C．电容器电容较小，它拥有通高频、阻低频的作用D．电容器的电容越大，交变电流的频次越高，电容器对交变电流的阻挡作用就越小【分析】电容器“通沟通、隔直流”，但对沟通电有阻挡作用，电容越大，频次越高，容抗越小，因此选项A、 C、 D均正确， B 错误．【答案】B2． ( 多项选择 ) 如图 2-4-5所示，白炽灯和电容器串连后接在交变电源的两头，当沟通电源的频次增添时 ()【导学号：】A．电流表示数增大B．电压表示数增大C．灯泡变暗D．灯泡变亮- 让每一个人同等地提高自我图 2-4-5【分析】由频次增大可知，容抗减小，电流增大，灯泡两头电压增大，电压表示数变小，灯泡功率增大而变亮，故A、 D 两项正确．【答案】AD3.( 多项选择 ) 如图2-4-6所示，接在沟通电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的选项是()A．把电介质插入电容器，灯泡变亮B．增大电容器两板间的距离，灯泡变亮C．减小电容器两板间的正对面积，灯泡变暗D．使交变电流频次减小，灯泡变暗图 2-4-6【分析】电容器的电容与介电常数成正比，与正对面积成正比，与两板间距离成反比．而容抗与电容成反比，与频次成反比．把介质插入电容器，电容变大，容抗减小，灯泡变亮， A 正确；电容器两板间距离增大，电容减小，容抗增大，灯泡变暗， B 错；减小电容器两板正对面积，电容减小，容抗增大，灯泡变暗， C正确；沟通电的频次减小，容抗增大，灯泡变暗，D 正确．【答案】ACD1．电容器通交变电流的本质是充放电．2．决定容抗大小的要素：电容器电容的大小和电源的频次．交变电流的频次越高，容抗越小；交变电流的频次越低，容抗越大．电感器在沟通电路中的作用[先填空 ]1．电感器对沟通电的阻挡作用(1)感抗：表示电感器对沟通电阻挡作用的大小．(2)感抗的形成原由沟通电经过线圈时，因为自感作用产生了自感电动势，自感电动势要阻挡电流的变化，这样就形成了对电流的阻挡作用．(3)影响感抗大小的要素线圈的电感 ( 即自感系数L)越大，沟通电的频次越高，对沟通电的阻挡作用越大，即感抗越大．感抗大小的公式是X L＝2π fL .2．电感器在电子技术中的应用(1)低频扼流圈特色：电感较大、电阻较小，感抗较大．对低频沟通电产生较大的感抗．作用：可用来“通直流、阻沟通”．(2)高频扼流圈特色：匝数较少，自感系数较小，感抗较小，对高频沟通电产生较大的感抗．作用：“通低频、阻高频”．[再判断 ](1)电感器的感抗只由线圈自己决定． ( ×)(2)电感器对直流电的阻挡作用也较大． ( ×)(3) 电感器对直流没有阻挡作用，对全部沟通电的阻挡作用都同样．( ×)[后思虑 ]电感线圈对交变电流的阻挡作用为何随线圈的自感系数、交变电流的频次的增大而增大？【提示】电感线圈的阻挡作用是由交变电流经过线圈产生的自感电动势惹起的，自感系数越大时产生的自感电动势也越大；交变电流的频次越高，电流的变化率也越大，感觉电动势也就越大，因此阻挡作用就越大，感抗也就越大．[ 合作商讨 ]商讨 1：在忽视线圈电阻的状况下，电感线圈对恒定电流有阻挡作用吗？【提示】因为恒定电流的大小、方向不发生变化，在线圈中不会产生自感电动势，在忽视线圈电阻的状况下，电感线圈对恒定电流不会产生阻挡作用．商讨 2：剖析交变电流经过电感线圈时能量转变的状况．【提示】变化的电流经过电感线圈时，电能与磁场能不停地互相转变．若为纯电感电路，没有焦耳热产生，只有电能与磁场能的转变．[ 中心点击 ]1．电感器由导线绕成的各样形状的线圈，电感器用字母“L”及电路符号“”表示．2．电感对交变电流的阻挡作用的成因交变电流经过电感器时，因为电流时辰都在变化，因此自感现象就不停地发生，而自感电动势老是要阻挡电流的变化，故电感器表现出对交变电流的阻挡作用．3．扼流圈及其作用(1)低频扼流圈，线圈绕在铁芯上，匝数为几千甚至超出一万，自感系数较大，对低频电流感抗也较大，因此有“通直流、阻沟通”的作用．(2)高频扼流圈，线圈绕在铁氧体芯上，匝数有几百或几十，自感系数较小，只对高频电流有较大的阻挡作用，对低频电流和直流阻挡都很小，因此有“通直流、通低频，阻高频”的作用．4． ( 多项选择 ) 电感对交变电流的影响的以下说法中，正确的选项是()A．电感对交变电流有阻挡作用B．电感对交变电流阻挡作用的大小叫感抗C．电感对某一频次的交变电流的阻挡作用跟线圈的自感系数没关D．线圈的自感系数越大，交变电流的频次越高，电感对交变电流的阻挡作用就越大【分析】电感对沟通电有影响，其阻挡作用的大小和线圈的自感系数L、沟通电的频率 f 有关， L 越大， f 越高，阻挡作用越大，应选项A、 B、 D 均正确．【答案】ABD5．(2016 ·成都高二检测) 交变电流经过一段长直导线时，电流为I ，假如把这根长直导线绕成线圈，再接入原电路，经过线圈的电流为I′，则()【导学号：】A．I′＞I B．I′＜IC．I′＝I D．没法比较【分析】长直导线的自感系数很小，其对交变电流的阻挡作用能够看做是纯电阻，流经它的交变电流只遇到导线电阻的阻挡作用．当导线绕成线圈后，电阻值未变，但自感系数增大，对交变电流的阻挡作用不只有电阻，并且有线圈的阻挡作用( 感抗 ) ．阻挡作用增大，电流减小．【答案】B6.( 多项选择 ) 在如图 2-4-7所示的电路中，L 为电感线圈，L1为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无量大，沟通电源的电压u＝2202sin 100 πt V ．若保持电压的有效值不变，只将电源频次改为60 Hz ，以下说法正确的有()A．电流表示数增大B．电压表示数增大C．灯泡变亮D．灯泡变暗图 2-4-7ω100π【分析】由 u＝2202sin 100 πt V ，可知电源本来的频次为 f ＝2π＝2πHz ＝50 Hz. 当电源频次由本来的50 Hz 增为 60 Hz 时，线圈的感抗增大；在电源电压有效值不变的状况下，电路中的电流减小，选项 A 错误；灯泡的电阻R是必定的，电流减小时，本质消耗的电功率P＝ I 2R减小，灯泡变暗，选项 D 正确， C错误；电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两头的电压U L；设灯泡两头电压为U L1，则电源电压的有效值为U＝ U L＋U L1.因 U L1＝ IR，故电流 I 减小时， U L1减小，因电源电压有效值保持不变，故U L＝ U－ U L1增大，选项 B 正确．【答案】BD1．电感器的感抗，是因为变化的电流在线圈中产生的感觉电动势惹起的，与制成线圈导体的电阻没关．2．电感器的感抗不单与线圈自己的自感系数有关，还与电流的频次有关，电流的频次越大感抗就越大．。

电容器在交变电流的作用●教学目标一、知识目标1.知道交变电流能通过电容器，知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用.2.知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关.二、能力目标1.培养学生独立思考的思维习惯.2.培养学生用学过的知识去理解、分析新问题。

三、德育目标培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯。

●教学重点1.电容对交变电流的阻碍作用。

2.容抗的物理意义。

●教学难点容抗概念及影响容抗大小的因素.●教学方法演示实验+阅读+讲解●教学用具电容器（ “103μF 、15 V ”与“200μF 、15 V ”）2个、两个扼流圈、投影片、投影仪。

课时安排1课时●教学过程电容对交变电流的影响（1）交变电流能“通过”电容器实验：把白炽灯和电容器串联起来分别接在交流和直流电路里，引导学生观察现象。

提出问题：①由此现象说明电容器对电流有什么影响？②交变电流是怎样“通过”电容器的呢 观察现象：接通直流电源，灯泡不亮，接通交流电源，灯泡能够发光思考讨论：电容器对直流电来说是断路的，而对交变电流来说不再是断路的了。

（2）交变电流“通过”电容器的原理交变电流在一个周期内,电容器的冲放电过程A 、B 、C 、DA D引导归纳：电容器通过充电和放电电路中就有了电流，表现为交流通过了电路在交变电流的每一个周期内，电容器冲放电两次形成的冲放电电流方向改变两次当电压升高时，电荷向电容器的极板上聚集，形成充电电流；当电压降低时，电荷离开极板，形成放电电流．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器．［演示二］演示实验，电路如图所示.观察实验现象：开关打到直流电上，灯泡不亮，开关打到交流电上，灯泡亮了.结论：直流电不能通过电容器，交流电能够通过电容器.［师问］电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交流电能够通过呢？用CAI课件展示电容器接到交流电源上，充电、放电的动态过程.强调自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，当电容器接交变电源上时，正极板上的电子向负极板上流，使两极板上聚集电荷增加，形成充电电流.当电源电压降低时，负极板上的电子通过电源流向正极板，两极板上的电荷中和掉一部分，形成放电电流.［演示］：将“1000μF,15 V”的电容器去掉，观察灯泡的亮度.现象：灯泡比原来电路中接电容器时变亮.说明：电容器对交变电流也有阻碍作用容抗XC：表示电容器对交流电的阻碍作用大小，如同用电阻表示电阻器对电流阻碍作用大小，感抗表示线圈对交流电阻碍作用大小，单位都为：欧姆（Ω）教师指出：容抗产生原因为“电容器极板上电荷的积累对电荷定向运动阻碍”.［师问］那么容抗跟什么因素有关？学生：阅读教材内容.［演示］将电路中的“1000μF”电容换成“200μF”电容器.观察现象：灯泡比原来“接1000 μF”电容器时暗.说明：容抗和电容器的电容值大小有关.实验表明：电容器的电容大小和交变电流的频率决定容抗.电容越大，在同样电压下电容器容纳电荷越多，因此充放电的电流越大，容抗就越小.交流电的频率越高，充放电就进行得越快，充放电流越大，容抗越小.即电容器的电容越大，交变电流频率越高，容抗越小.电容器具有“通交流，隔直流”“通高频，阻低频”特点.例题：如图所示电路中，如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何改变?为什么?解析：当交变电流的频率增大时，线圈对交变电流的阻碍作用增大，通过灯泡L1的电流将因此而减小，所以灯泡的L1亮度将变暗；而电容对交变电流的阻碍作用则随交变电流频率的增大而减小，即流过灯泡L2的电流增大，所以灯泡L2的亮度将变亮.由于电阻的大小与交变电流的频率无关，流过灯泡L3的电流不变，因此其亮度也不变，板书设计电容对交变电流的影响（1）交变电流能“通过”电容器（2）交变电流“通过”电容器的原理（3）电容器对交变电流的阻碍作用①容抗表示电容对交变电流的阻碍作用②容抗的大小：交变电流的频率越高电容器的电容越大，容抗越小。