高中物理 第五章第三节 电感和电容对交变电流的影响课件 新人教版选修32

第三节电感和电容对交变电流的影响第三节电感和电容对交变电流的影响第五章交变电流第五章交变电流学习目标学习目标1.通过实验了解电感器对交变电流的阻碍作用，能够运用所通过实验了解电感器对交变电流的阻碍作用，能够运用所学知识分析含有电感的简单交变电路学知识分析含有电感的简单交变电路2通过实验了解电容器对交变电流的阻碍作用，能够分析通过实验了解电容器对交变电流的阻碍作用，能够分析简单交变电路中电容器的作用简单交变电路中电容器的作用3简单了解电感器和电容器在电工和电子技术中的应用简单了解电感器和电容器在电工和电子技术中的应用新 知 初 探 自 主 学 习新 知 初 探 自 主 学 习一、电感器对交变电流的阻碍作用一、电感器对交变电流的阻碍作用自主探究自主探究(1)如图所示，把线圈如图所示，把线圈L与灯泡串联起来，先把它们接到直流与灯泡串联起来，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，接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电压的有效值相等，接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些这说明了什么？流电源时，灯泡暗些这说明了什么？(2)在图乙中，改变自感系数的大小以及交流电的频率，灯在图乙中，改变自感系数的大小以及交流电的频率，灯泡亮度也发生变化，这又说明了什么？泡亮度也发生变化，这又说明了什么？阻碍阻碍自感系数自感系数频率频率直流直流交流交流直流直流低频低频高频高频二、电容器对交变电流的阻碍作用二、电容器对交变电流的阻碍作用自主探究自主探究(1)如图甲、乙所示把电容器如图甲、乙所示把电容器C与灯泡串联起来，先把它们与灯泡串联起来，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接通直流电源时，灯泡不亮；电压与交流电压的有效值相等接通直流电源时，灯泡不亮；接通交流电源时，灯泡亮，这说明了什么？接通交流电源时，灯泡亮，这说明了什么？(2)把乙图中的电容器取下来，变成丙图所示电路，灯泡把乙图中的电容器取下来，变成丙图所示电路，灯泡比乙图中更亮，这说明了什么？比乙图中更亮，这说明了什么？(3)在乙图中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度在乙图中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度也发生变化，这又说明了什么？也发生变化，这又说明了什么？成功发现成功发现1电容器的作用：电容器的作用：“隔隔_ ，通，通_”2容抗：容抗：电容器对交变电流电容器对交变电流_作用的大小作用的大小3影响容抗大小的因素：影响容抗大小的因素：电容器的电容器的_越大，交流的越大，交流的_越高，容抗越小越高，容抗越小直流直流交流交流阻碍阻碍电容电容频率频率要 点 探 究 讲 练 互 动要 点 探 究 讲 练 互 动要点一要点一电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流的阻碍作用1电感对交变电流的阻碍作用的成因电感对交变电流的阻碍作用的成因通过线圈的电流大小和方向变化，都会引起通过线圈的磁通通过线圈的电流大小和方向变化，都会引起通过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，这种现象就是自感现量发生变化，从而产生感应电动势，这种现象就是自感现象根据楞次定律，自感电动势所引起的感应电流总是要使象根据楞次定律，自感电动势所引起的感应电流总是要使它产生的磁场阻碍线圈内原有磁场的变化，所以自感电动势它产生的磁场阻碍线圈内原有磁场的变化，所以自感电动势对线圈中电流的变化有阻碍作用，这样就形成了对交变电流对线圈中电流的变化有阻碍作用，这样就形成了对交变电流的阻碍作用，电感对交变电流阻碍作用的大小就称为感抗的阻碍作用，电感对交变电流阻碍作用的大小就称为感抗2感抗的两个决定因素感抗的两个决定因素决定感抗大小的因素有两个：一是交变电流的频率，二是自决定感抗大小的因素有两个：一是交变电流的频率，二是自感系数感系数L.L决定于线圈本身的性质，即线圈匝数、横截面积、决定于线圈本身的性质，即线圈匝数、横截面积、有无铁芯等因素有无铁芯等因素特别提醒：特别提醒：电感器的感抗，是由于变化的电流在线圈中产生电感器的感抗，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的感应电动势引起的，与制成线圈导体的电阻无关【思路点拨思路点拨】根据频率的变化，判断感抗的变化，然后分根据频率的变化，判断感抗的变化，然后分析电路电流、电压及电灯功率的变化析电路电流、电压及电灯功率的变化【答案答案】BC【规律总结规律总结】电感与电阻对电流阻碍作用的区别：电阻对电感与电阻对电流阻碍作用的区别：电阻对直流、交流的阻碍作用大小一样，而电感对恒定电流没有阻直流、交流的阻碍作用大小一样，而电感对恒定电流没有阻碍作用，对交流的阻碍作用大小与频率有关碍作用，对交流的阻碍作用大小与频率有关跟踪训练跟踪训练1一个灯泡通过一个粗导线绕成的线圈与一交流电一个灯泡通过一个粗导线绕成的线圈与一交流电源相连接，如图所示一铁芯插进线圈之后，该灯将源相连接，如图所示一铁芯插进线圈之后，该灯将()A变亮变亮 B变暗变暗C对灯没影响对灯没影响 D以上说法都不正确以上说法都不正确解析：选解析：选B.加入铁芯改变了电感的自感系数，自感系数增大，加入铁芯改变了电感的自感系数，自感系数增大，感抗增大，降落的电压增大，降落在灯上的电压减小，所以感抗增大，降落的电压增大，降落在灯上的电压减小，所以灯变暗故选灯变暗故选B.要点二要点二电容对交变电流的阻碍作用电容对交变电流的阻碍作用1电容器对交变电流有阻碍作用的原因电容器对交变电流有阻碍作用的原因电容器是由两块彼此绝缘的导体构成的，因此直流电不能通电容器是由两块彼此绝缘的导体构成的，因此直流电不能通过电容器，而交变电流却能通过电容器，原因是什么呢？原过电容器，而交变电流却能通过电容器，原因是什么呢？原来自由电荷实际上并没有通过电容器的电介质，只不过在交来自由电荷实际上并没有通过电容器的电介质，只不过在交变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器充电，电荷在变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器充电，电荷在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，表现为交变电流为交变电流“通过通过”了电容器了电容器2决定容抗的两个因素决定容抗的两个因素交流电的频率和电容器的电容交流电的频率和电容器的电容3电容在电路中的作用电容在电路中的作用交变电流的频率越高，电容器充电时集聚的电荷相对较少，交变电流的频率越高，电容器充电时集聚的电荷相对较少，对电荷运动的阻碍作用越小，容抗也越小同理，电容器的对电荷运动的阻碍作用越小，容抗也越小同理，电容器的电容越大，容纳电荷的本领越大，充放电时所受的阻碍越小，电容越大，容纳电荷的本领越大，充放电时所受的阻碍越小，容抗也就越小，所以电容有容抗也就越小，所以电容有“通交流，隔直流，通高频、阻通交流，隔直流，通高频、阻低频低频”的作用的作用 如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的如图所示，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两端，当交流电源的频率增加时()A电流表示数增大电流表示数增大B电压表示数增大电压表示数增大C灯泡变暗灯泡变暗D灯泡变亮灯泡变亮【思路点拨思路点拨】根据频率的变化，判断容抗的变化，然后分根据频率的变化，判断容抗的变化，然后分析电流、电压及灯泡功率的变化析电流、电压及灯泡功率的变化【解析解析】由频率增大可知，容抗减小，电流增大，电灯两由频率增大可知，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，故选端电压增大，电压表示数变小，灯泡功率增大而变亮，故选AD.【答案答案】AD【规律总结规律总结】电容器对交流电的阻碍作用大小电容器对交流电的阻碍作用大小(容抗容抗)与电与电容大小和交流电频率都有关电容越大，容抗越小，频率越容大小和交流电频率都有关电容越大，容抗越小，频率越高，容抗越小高，容抗越小跟踪训练跟踪训练2如图所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，如图所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是以下说法正确的是()A把电介质插入电容器，灯泡变亮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，灯泡变亮增大电容器两板间的距离，灯泡变亮C减少电容器两板间的正对面积，灯泡变暗减少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，灯泡变暗使交变电流频率减小，灯泡变暗寻 规 探 法 思 维 启 迪寻 规 探 法 思 维 启 迪电感和电容在电子电路中的应用电感和电容在电子电路中的应用【范例范例】“二分频二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们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、低频混合电流由动，如图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b输入，输入，L1和和L2是线圈，是线圈，C1和和C2是电容器，则是电容器，则()A甲扬声器是高音扬声器甲扬声器是高音扬声器BC2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器CL1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器DL2的作用是减弱乙扬声器的低频电流的作用是减弱乙扬声器的低频电流【答案答案】D【名师归纳名师归纳】电感和电容组合应用的分析电感和电容组合应用的分析(1)如果将电容器与负载并联，然后与电感线圈在串联，就如果将电容器与负载并联，然后与电感线圈在串联，就能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，如图能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，如图甲所示甲所示甲甲乙乙(2)如果将电感线圈与负载并联，然后与电容器串联，就能如果将电感线圈与负载并联，然后与电容器串联，就能更好的起到滤掉电流中直流成分和低频成分的作用，如图乙更好的起到滤掉电流中直流成分和低频成分的作用，如图乙所示所示