【金版优课】高中物理教科版选修3-2课件2-4、5电容器、电感器在交流电路中的作用

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.电容器在交流电路中的作用[先填空]1．电容器对交流电的导通作用(1)实验电路(如图2­4­1)图2­4­1(2)实验现象：电路中串有电容器时，接通电源，灯泡不亮；接通电源时，灯泡亮．(3)实验结论：能够通过电容器，不能通过电容器．(4)电容器导通交流电的实质电容器接入交变电路时，使电容器反复地和，使电路中形成交变电流．2．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)容抗大小的影响因素容抗的大小跟电容和交流电的频率有关．电容、频率，容抗越大，容抗大小的公式是X C＝1 2πfC.(3)电容的作用：交流，直流，通，阻．3．电容器在电子技术中的应用(1)隔直电容：利用了电容器、的性质．只让交流信号通过而直流成分不能通过．如图2­4­2甲所示．(2)旁路电容：利用了电容器对电流阻碍小而对电流阻碍作用大的特性．低频信号不能通过而高频干扰信号可以通过，如图2­4­2乙所示．甲乙图2­4­2[再判断](1)对于同一个电容器，容抗可以发生变化．()(2)在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器．()(3)电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地．()[后思考]电阻、容抗对电流的阻碍作用相同吗？[合作探讨]探讨1：试解释为什么交变电流能够“通过”电容器．探讨2：从能量转化的角度分析交变电流通过电容器时能量的转化情况．[核心点击]1．对电容器容抗的理解(1)产生原因电容器的极板充电带有电荷后，会产生阻碍电流的反向电压，从而对继续充电产生阻碍作用．(2)相关因素①电容：电容器的电容越大，充电过程中两极间电压增长越慢，对继续充电阻碍作用越小．②频率：交流电频率越高，电流方向变化越快，对继续充电的阻碍作用越小．2．电容器在电子技术中的两种应用(1)隔直电容器：如图2­4­3所示，作用是“通交流、隔直流”，因为直流电不能通过电容器，交流电能“通过”电容器．起这样作用的电容器电容要大些．图2­4­3图2­4­4(2)高频旁路电容器：如图2­4­4所示，作用是“通高频，阻低频”，因为对不同频率的交流电，频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大，即电容器对低频交变电流阻碍作用大，对高频交变电流阻碍作用小，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下列说法中，错误的是()A．交变电流能通过电容器B．电容器具有通直流、阻交流的作用C．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的作用D．电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小2．(多选)如图2­4­5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()图2­4­5A．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．(多选)如图2­4­6所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是()图2­4­6A．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．使交变电流频率减小，灯泡变暗1．电容器通交变电流的实质是充放电．2．决定容抗大小的因素：电容器电容的大小和电源的频率．交变电流的频率越高，容抗越小；交变电流的频率越低，容抗越大．5.电感器在交流电路中的作用[先填空]1．电感器对交流电的阻碍作用(1)感抗：表示电感器对交流电的大小．(2)影响感抗大小的因素线圈的(即)越大，交流电的越高，对交流电的阻碍作用，即感抗越大．感抗大小的公式是X L＝2πfL.2．电感器在电子技术中的应用(1)低频扼流圈特点：电感、电阻，感抗．对交流电产生较大的感抗．作用：可用来“、”．(2)高频扼流圈特点：匝数较，自感系数，感抗较，对交流电产生较大的感抗．作用：“、”．[再判断](1)电感器的感抗只由线圈本身决定．()(2)电感器对直流电的阻碍作用也较大．()(3)电感器对直流没有阻碍作用，对所有交流电的阻碍作用都一样．()[后思考]电感线圈对交变电流的阻碍作用为什么随线圈的自感系数、交变电流的频率的增大而增大？[合作探讨]探讨1：在忽略线圈电阻的情况下，电感线圈对恒定电流有阻碍作用吗？探讨2：分析交变电流通过电感线圈时能量转化的情况．[核心点击]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．电感对交变电流的阻碍作用的成因交变电流通过电感器时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流的变化，故电感器表现出对交变电流的阻碍作用．3．扼流圈及其作用(1)低频扼流圈，线圈绕在铁芯上，匝数为几千甚至超过一万，自感系数较大，对低频电流感抗也较大，所以有“通直流、阻交流”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碍作用，对低频电流和直流阻碍都很小，所以有“通直流、通低频，阻高频”的作用．4．(多选)电感对交变电流的影响的以下说法中，正确的是()A．电感对交变电流有阻碍作用B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗C．电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数无关D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大5．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，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6. (多选)在如图2­4­7所示的电路中，L为电感线圈，L1为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无穷大，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60 Hz，下列说法正确的有()图2­4­7A．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1．电感器的感抗，是由于变化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．电感器的感抗不仅与线圈本身的自感系数有关，还与电流的频率有关，电流的频率越大感抗就越大．。