高中物理 《交变电路中的电容和电感》教案 鲁科版选修3-2（通用）

3.3 交流电路中的电感和电容 课时安排： 1课时教学目标：（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。3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。4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）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：1电感、电容对交变电流的阻碍作用。2感抗、容抗的物理意义。教学难点：1感抗的概念及影响感抗大小的因素。2容抗概念及影响容抗大小的因素。教学器材：双刀双掷开关、学生用低压交直流电源、灯泡（6 V、0.3 A）、线圈（用变压器的副线圈）、电容器（“103 F、15 V”与“200 F、15 V”）2个、两个扼流圈、投影片、投影仪教学方法：实验法、阅读法、讲解法。教学过程：（一）引入新课师：在直流电路中，影响电流跟电压关系的只有电阻。在交变电流路中，影响电流跟电压关系的，除了电阻外，还有电感和电容。电阻器、电感器、电容器是交变电流路中三种基本元件。这节课我们学习电感、电容对交变电流的影响。板书课题电感和电容对交变电流的影响（二）进行新课1电感对交变电流的阻碍作用演示电阻、电感对交、直流的影响。实验电路如下图甲、乙所示： 师：首先演示甲图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度，说明了什么道理？生：灯的亮度相同。说明电阻对交流和直流的阻碍作用相同。师：再演示乙图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度，说明了什么道理？生：电键接到直流上，亮度不变；接到交流上时，灯泡亮度变暗。说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同。师：确实如此。线圈对直流电的阻碍作用只是电阻；而对交变电流的阻碍作用除了电阻之外，还有电感.为什么会产生这种现象呢？生：由电磁感应的知识可知，当线圈中通过交变电流时，产生自感电动势，阻碍电流的变化。师：电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗来表示。感抗的大小与哪些因素有关？请同学们阅读教材后回答。生：感抗决定于线圈的自感系数和交变电流的频率。线圈的自感系数越大，自感作用就越大，感抗就越大；交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越大，感抗越大。师：线圈在电子技术中有广泛应用，有两种扼流圈就是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的。出示扼流圈，并介绍其构造和作用。（1）低频扼流圈构造：线圈绕在闭合铁芯上，匝数多，自感系数很大。作用：对低频交变电流有很大的阻碍作用。即“通直流、阻交流”。（2）高频扼流圈构造：线圈绕在铁氧体芯上，线圈匝数少，自感系数小。作用：对低频交变电流阻碍小，对高频交变电流阻碍大。即“通低频、阻高频”。2交变电流能够通过电容器演示电容对交、直流的影响。实验电路如图所示：师：开关S分别接到直流电源和交变电流源上，观察到什么现象？说明了什么道理？生：接通直流电源，灯泡不亮；接通交变电流源，灯泡亮了。说明了直流电不能够通过电容器，交变电流能够“通过”电容器。师：电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交变电流能够通过呢？用CAI课件展示电容器接到交变电流源上，充、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，只是当电源电压升高时电容器充电，电荷向电容器的极板上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，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。3电容器对交变电流的阻碍作用演示电容器对交变电流的影响师：将刚才实验电路中“1000 F，15 V”的电容器去掉，观察灯泡的亮度，说明了什么道理？生：灯泡的亮度变亮了。说明电容器对交变电流也有阻碍作用。师：的确是这样。物理上用容抗来表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。容抗跟哪些因素有关呢？请同学们阅读教材后回答。生：容抗决定于电容器电容的大小和交变电流的频率.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；交变电流的频率越高，充放电进行得越快，充放电电流越大，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”的特点。师：介绍电感、电容的广泛存在。（三）课堂总结、点评本节课主要学习了以下几个问题：1由于电感线圈中通过交变电流时产生自感电动势，阻碍电流变化，对交变电流有阻碍作用.电感对交变电流阻碍作用大小用感抗来表示.线圈自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大，即线圈有“通直流、阻交流”或“通低频，阻高频”特征.2交变电流“通过”电容器过程，就是电容器充放电过程.由于电容器极板上积累电荷反抗自由电荷做定向移动，电容器对交变电流有阻碍作用.用容抗表示阻碍作用的大小.电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小.故电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”特征。（四）实例探究【例1】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=220sin10t V。若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为25Hz，下列说法中正确的是 （ ） A电流表示数增大B电压表示数减小C灯泡变暗D灯泡变亮解析：由u=220sin100t，可得电源频率f= Hz=50 Hz，当电源频率由原来的50 Hz改为25 Hz时，线圈的感抗减小，在电压不变的情况下，电路中的电流增大，选项A正确。灯泡的电阻R是一定的，电流增大时，实际消耗的电功率（P=I2R）变大，灯泡变暗，选项C错误，D正确。电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端电压UL，设灯泡两端的电压为UR，则电源电压的有效值为U=UL+UR因UR=IR，I增大，UR增大，因电源电压有效值不变，故UL=（U-UR）减小，故选项B正确. 答案：ABD点评：解决该类问题时将电感和电容看成特殊“电阻”，在交变电流电路中串、并联关系仍是适用的。【例2】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。解析：当含有多种成分的电流输入到C1两端，则由于C1的“通交流、隔直流”功能，电流中的交流成分被衰减，而线圈L有“通直流、阻交流”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，C2进一步滤除电流中残余的交流成分，这样就在输出端得到较稳定的直流电，这个直流电供电视机内芯正常工作。点评：本题联系电视机中的实际电路，应分别考虑L、C的作用：L对直流起“短路”作用，对交流起阻碍作用；C对直流“断路”，对交流有旁路分流作用.本题C1、C2两次对交流分流，滤波效果 更好（四）作业布置课文作业（1）至（4）教学反思