浙江省高中物理 第五章 交变电流 第3课时 电感和电容对交变电流的影响课件 新人教版选修32

创新设计创新设计课堂自测课堂导学第第3课时电感和电容对交变电流的影响课时电感和电容对交变电流的影响创新设计创新设计课堂自测课堂导学研究选考研究选考把握考情把握考情知识知识内容内容电感和电容对交变电流的影响电感和电容对交变电流的影响考试要求考试要求加试加试b教学教学要求要求1.知道电感器对交变电流有阻碍作用知道电感器对交变电流有阻碍作用2.知道电感器对交变电流的阻碍作用与电感器的自感系数、交变电流的频率有关知道电感器对交变电流的阻碍作用与电感器的自感系数、交变电流的频率有关3.知道电感器具有知道电感器具有“阻交流、通直流阻交流、通直流”和和“阻高频、通低频阻高频、通低频”的特点的特点4.知道交变电流能知道交变电流能“通过通过”电容器的本质是电容器交替地进行充、放电电容器的本质是电容器交替地进行充、放电5.知道电容器对交变电流的阻碍作用与电容器的电容、交变电流的频率有关知道电容器对交变电流的阻碍作用与电容器的电容、交变电流的频率有关6.知道电容器具有知道电容器具有“隔直流、通交流隔直流、通交流”和和“阻低频、通高频阻低频、通高频”的特点的特点7.能利用电感器、电容器的特点定性分析简单的问题能利用电感器、电容器的特点定性分析简单的问题8.进一步认识交变电流与直流的区别进一步认识交变电流与直流的区别说明说明 不要求知道感抗、容抗的概念不要求知道感抗、容抗的概念创新设计创新设计课堂自测课堂导学知识点一电感器对交变电流的阻碍作用知识点一电感器对交变电流的阻碍作用基基 础础 梳梳 理理1.实验探究：实验探究：(1)实验目的：了解并验证电感线圈对交变电流的阻碍作用。实验目的：了解并验证电感线圈对交变电流的阻碍作用。(2)实验电路：实验电路：创新设计创新设计课堂自测课堂导学2.影响电感对交变电流阻碍作用强弱的因素影响电感对交变电流阻碍作用强弱的因素线圈的线圈的_越越大，交流大，交流的的_越越高，对交变电流的阻碍作用越强。高，对交变电流的阻碍作用越强。取直流电源的电压与交流电压的取直流电源的电压与交流电压的有效值有效值_。(3)实验现象：接通直流电源时，实验现象：接通直流电源时，灯泡灯泡_；接通交流电源时，接通交流电源时，灯泡灯泡_。(两两个空均选填个空均选填“亮些亮些”或或“暗些暗些”)(4)实验结论：电感线圈对交变电流实验结论：电感线圈对交变电流有有_作用作用。相等相等亮些亮些暗些暗些阻碍阻碍自感系数自感系数频率频率创新设计创新设计课堂自测课堂导学3.电感线圈的类型及应用电感线圈的类型及应用类型类型区别区别低频扼流圈低频扼流圈高频扼流圈高频扼流圈自感系数自感系数较大较大_特性特性通通_、阻、阻_通直流、通直流、通通_、阻、阻_较小较小直流直流交流交流低频低频高频高频创新设计创新设计课堂自测课堂导学1.阻碍作用产生的原因：交变电流通过电感器时，由于电流时刻都在变化，因此在阻碍作用产生的原因：交变电流通过电感器时，由于电流时刻都在变化，因此在线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍原电流的变化，故电感器对线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍原电流的变化，故电感器对交变电流产生阻碍作用。交变电流产生阻碍作用。2.影响阻碍作用大小的因素影响阻碍作用大小的因素要要 点点 精精 讲讲阻碍作用的大小由线圈的自感系数阻碍作用的大小由线圈的自感系数L和交变电流的频率和交变电流的频率f共同决定。共同决定。创新设计创新设计课堂自测课堂导学图图1A.电流表的示数增大电流表的示数增大 B. .电压表的示数增大电压表的示数增大C.灯泡变暗灯泡变暗 D. .灯泡变亮灯泡变亮创新设计创新设计课堂自测课堂导学答案答案BC创新设计创新设计课堂自测课堂导学【跟踪训练【跟踪训练1】 一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图2所示，所示，一块铁插进线圈之后，该灯将一块铁插进线圈之后，该灯将()A.变亮变亮 B. .变暗变暗C.没有影响没有影响 D. .无法判断无法判断图图2创新设计创新设计课堂自测课堂导学解析解析在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势总是反抗电流变化。正是这种在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势总是反抗电流变化。正是这种反抗变化的特性反抗变化的特性(电惰性电惰性)使线圈产生了对交变电流的阻碍作用。加入铁芯改变了电使线圈产生了对交变电流的阻碍作用。加入铁芯改变了电感的自感系数，自感系数增大，对交变电流的阻碍作用增大，线圈的电压增大，感的自感系数，自感系数增大，对交变电流的阻碍作用增大，线圈的电压增大，灯泡上的电压减小，所以灯变暗，灯泡上的电压减小，所以灯变暗，B项正确。项正确。答案答案B创新设计创新设计课堂自测课堂导学【跟踪训练【跟踪训练2】 如图如图3是可调灯泡亮度的台灯电路示意图，其中电路更合理的是是可调灯泡亮度的台灯电路示意图，其中电路更合理的是_。图图3解析解析乙中调节乙中调节L可达到调节台灯两端电压的作用，从而调节台灯的亮度。甲图也可达到调节台灯两端电压的作用，从而调节台灯的亮度。甲图也可调节台灯的亮度，但变阻器要消耗电能，故甲图不合理。可调节台灯的亮度，但变阻器要消耗电能，故甲图不合理。答案答案乙乙创新设计创新设计课堂自测课堂导学知识点二电容器对交变电流的阻碍作用知识点二电容器对交变电流的阻碍作用1.交变电流能够通过电容器：交变电流能够通过电容器：(1)实验电路实验电路(如图如图4)：基基 础础 梳梳 理理图图4(2)实验现象：电路中串有电容器时，实验现象：电路中串有电容器时，接通接通_电源电源，灯泡不亮；，灯泡不亮；接通接通_电电源源，灯泡亮。，灯泡亮。(3)实验结论：实验结论：交变电流交变电流_通过通过电容器，电容器，直流直流_通过通过电容器。电容器。直流直流交流交流能够能够不能不能创新设计创新设计课堂自测课堂导学2.影响电容器对交变电流阻碍作用大小的因素影响电容器对交变电流阻碍作用大小的因素电容器电容器的的电容电容_，交流的交流的频率频率_ ，阻碍作用越小。阻碍作用越小。3.电容器在电路中的作用电容器在电路中的作用特性特性：电容器具有：电容器具有“_”的作用。的作用。越大越大越高越高隔直流、通交流隔直流、通交流创新设计创新设计课堂自测课堂导学要要 点点 精精 讲讲1.交变电流交变电流“通过通过”电容器的原因及阻碍的成因电容器的原因及阻碍的成因(1)当接到交流电源上时，电源使导线中的自由电荷向某一方向定向移动，对电容当接到交流电源上时，电源使导线中的自由电荷向某一方向定向移动，对电容器进行器进行“充放电充放电”。即交变电流。即交变电流“通过通过”电容器。电容器。(2)电容器在充放电的过程中，电容器两极板上聚集着等量异种电荷，从而在两极电容器在充放电的过程中，电容器两极板上聚集着等量异种电荷，从而在两极板间存在着电场，此电场的电场力阻碍着电荷的定向移动，其表现就是电容器在交板间存在着电场，此电场的电场力阻碍着电荷的定向移动，其表现就是电容器在交变电流通过时的阻碍作用。变电流通过时的阻碍作用。创新设计创新设计课堂自测课堂导学2.对影响阻碍作用大小因素的理解对影响阻碍作用大小因素的理解(1)电容器的电容：电容器的电容越大，电容器容纳电荷的本领就越大，即在容纳电容器的电容：电容器的电容越大，电容器容纳电荷的本领就越大，即在容纳相同电荷的情况下，电容大时电压小，电场力对电荷充电时的阻碍作用力就小，相同电荷的情况下，电容大时电压小，电场力对电荷充电时的阻碍作用力就小，所以阻碍作用就小。所以阻碍作用就小。(2)交流的频率：交流的频率越高，充电和放电的时间就短，相同电路电容器上聚交流的频率：交流的频率越高，充电和放电的时间就短，相同电路电容器上聚集的电荷就少，电容器所达到的电压就小，排斥充电和放电的电场力就小，所以集的电荷就少，电容器所达到的电压就小，排斥充电和放电的电场力就小，所以阻碍作用就小。阻碍作用就小。创新设计创新设计课堂自测课堂导学【例【例2】 如图如图5所示，电路由交流电源供电，最大电压保持不变，如果交变电流的频所示，电路由交流电源供电，最大电压保持不变，如果交变电流的频率升高，则下列说法中正确的是率升高，则下列说法中正确的是()A.电容器上的电荷量最大值增大电容器上的电荷量最大值增大B.电容器的容抗增大电容器的容抗增大C.电路中灯泡的亮度变亮电路中灯泡的亮度变亮D.电路中灯泡的亮度变暗电路中灯泡的亮度变暗解析解析当交变电流的频率升高时，电容器的阻碍作用减小，灯泡的亮度变亮，灯当交变电流的频率升高时，电容器的阻碍作用减小，灯泡的亮度变亮，灯泡两端的电压变大，故选项泡两端的电压变大，故选项C正确，选项正确，选项B、D错误；由错误；由QCU可知，选项可知，选项A错误。错误。答案答案C图图5创新设计创新设计课堂自测课堂导学名师点睛名师点睛交变电流不同于直流，交变电流能交变电流不同于直流，交变电流能“通过通过”电容器，所以灯泡会亮。电容器，所以灯泡会亮。交变电流的频率改变，电容器的阻碍作用改变，电容器两端的电压变化，灯泡两交变电流的频率改变，电容器的阻碍作用改变，电容器两端的电压变化，灯泡两端的电压也随着变化。端的电压也随着变化。创新设计创新设计课堂自测课堂导学【跟踪训练【跟踪训练3】 在如图在如图6所示电路中，所示电路中，u是有效值为是有效值为220 V的交流的交流电源，电源，C是电容器，是电容器，R是电阻，关于交流电压表的示数，下列是电阻，关于交流电压表的示数，下列说法中正确的是说法中正确的是()A.等于等于220 V B.大于大于220 VC.小于小于220 V D.等于零等于零解析解析虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，C正确。正确。答案答案C图图6创新设计创新设计课堂自测课堂导学【跟踪训练【跟踪训练4】 在如图在如图7所示电路中，所示电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流；低频交流；L是一个是一个25 mH的高频扼流圈，的高频扼流圈，C是一个是一个100 pF的电容器，的电容器，R是负载电阻。是负载电阻。下列说法中正确的是下列说法中正确的是()图图7A.L的作用是的作用是“通低频，阻高频通低频，阻高频”B.C的作用是的作用是“通交流，隔直流通交流，隔直流”C.C的作用是的作用是“通高频，阻低频通高频，阻低频”D.通过通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比创新设计创新设计课堂自测课堂导学解析解析L是一个自感系数很小的高频扼流圈，其作用是是一个自感系数很小的高频扼流圈，其作用是“通低频，阻高频通低频，阻高频”，选项，选项A正确；正确；C是一个电容很小的电容器，在题图所示电路中，对高频交流的容抗远小是一个电容很小的电容器，在题图所示电路中，对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗，其作用是于对低频交流的容抗，其作用是“通高频，阻低频通高频，阻低频”，选项，选项C正确；因电路中无直正确；因电路中无直流电流，选项流电流，选项B错误；由于错误；由于L对高频交流的阻碍作用和对高频交流的阻碍作用和C对高频交流的旁路作用，使对高频交流的旁路作用，使得通过得通过R的电流中，低频交流所占的百分比远大于高频交流所占的百分比，选项的电流中，低频交流所占的百分比远大于高频交流所占的百分比，选项D正确。正确。答案答案 ACD创新设计创新设计课堂自测课堂导学1.直流电源的电压与交流电源电压的有效值相同，自感线圈的直流电阻不计，则灯泡直流电源的电压与交流电源电压的有效值相同，自感线圈的直流电阻不计，则灯泡发光最亮的是图中的发光最亮的是图中的()解析解析电容器、电感线圈都对交变电流有阻碍作用，故电容器、电感线圈都对交变电流有阻碍作用，故A、B两图中灯不是最亮的；两图中灯不是最亮的；C图中灯泡被短路，不亮；图中灯泡被短路，不亮；D图中电容器图中电容器C有隔直流作用，所以有隔直流作用，所以D中灯泡最亮，故选中灯泡最亮，故选项项D正确。正确。答案答案D创新设计创新设计课堂自测课堂导学2.关于电阻、电感器、电容器对电流阻碍作用的说法正确的是关于电阻、电感器、电容器对电流阻碍作用的说法正确的是()A.电阻对直流和交变电流的阻碍作用相同电阻对直流和交变电流的阻碍作用相同B.电感对直流和交变电流均有阻碍作用电感对直流和交变电流均有阻碍作用C.电容器两极板间是绝缘的，故电容器支路上没有电流通过电容器两极板间是绝缘的，故电容器支路上没有电流通过D.交变电流的频率增加时，电阻、电感器、电容器的阻碍作用变化情况相同交变电流的频率增加时，电阻、电感器、电容器的阻碍作用变化情况相同解析解析电阻的阻碍作用对直流电和交变电流相同，选项电阻的阻碍作用对直流电和交变电流相同，选项A正确；纯电感线圈对直流正确；纯电感线圈对直流电没有阻碍作用，对交变电流有阻碍作用，选项电没有阻碍作用，对交变电流有阻碍作用，选项B错误；由于电容器不断地充放电，错误；由于电容器不断地充放电，电路中存在充电电流和放电电流，选项电路中存在充电电流和放电电流，选项C错误；电阻的阻值与交变电流的频率无关，错误；电阻的阻值与交变电流的频率无关，电感器对交流的阻碍作用随交变电流频率的增大而增大，电容器对交流的阻碍作用电感器对交流的阻碍作用随交变电流频率的增大而增大，电容器对交流的阻碍作用随交变电流频率的增大而减小，选项随交变电流频率的增大而减小，选项D错误。错误。答案答案A创新设计创新设计课堂自测课堂导学3.如图如图8所示，所示，A、B两灯泡完全相同，两自感线圈两灯泡完全相同，两自感线圈(电阻不计电阻不计)也完全相同，直流电源电也完全相同，直流电源电压与交流电源电压的有效值相等，且与灯泡的额定电压相等，闭合开关压与交流电源电压的有效值相等，且与灯泡的额定电压相等，闭合开关S后后()图图8A.A比比B亮亮B.A比比B暗暗C.A、B亮度亮度相同相同D.实验表明电感对交变电流有阻碍作用实验表明电感对交变电流有阻碍作用解析解析实验结果是实验结果是A比比B亮，选项亮，选项A正确，选项正确，选项B、C错误；该实验表明电感对交变错误；该实验表明电感对交变电流有阻碍作用，选项电流有阻碍作用，选项D正确。正确。答案答案AD创新设计创新设计课堂自测课堂导学4.如图如图9所示，所示，A、B两灯泡完全相同，两电容器也完全相同，直流电源电压与交流电两灯泡完全相同，两电容器也完全相同，直流电源电压与交流电源电压有效值相等，且与灯泡的额定电压相等，闭合开关源电压有效值相等，且与灯泡的额定电压相等，闭合开关S后后()图图9A.A正常发光正常发光B.直流电不能通过电容器直流电不能通过电容器C.B灯发光表明交变电流能够通过电容器灯发光表明交变电流能够通过电容器D.交变电流通过电容器的实质是电容器不断充电、放电，并不是真正流过电容器交变电流通过电容器的实质是电容器不断充电、放电，并不是真正流过电容器创新设计创新设计课堂自测课堂导学解析解析含有电容器的直流电路为断路，故含有电容器的直流电路为断路，故A灯不亮，选项灯不亮，选项A错误；直流电不能通过错误；直流电不能通过电容器，选项电容器，选项B正确；正确；B灯发光表明交变电流能够通过电容器，选项灯发光表明交变电流能够通过电容器，选项C正确；交变正确；交变电流通过电容器的实质是电容器不断充电、放电，并不是真正流过电容器，选项电流通过电容器的实质是电容器不断充电、放电，并不是真正流过电容器，选项D正确。正确。答案答案BCD创新设计创新设计课堂自测课堂导学5.如图如图10所示，三只完全相同的灯泡所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻分别与电阻R、电感、电感L、电容、电容C串联，再将三者并联，接在串联，再将三者并联，接在“220 V100 Hz”的交的交变电压两端，三只灯泡亮度相同。若将交变电压改为变电压两端，三只灯泡亮度相同。若将交变电压改为“220 V50 Hz”，则，则()A.三只灯泡亮度三只灯泡亮度不变不变B.三只灯泡都将变亮三只灯泡都将变亮C.a亮度不变，亮度不变，b变亮，变亮，c变变暗暗D.a亮度不变，亮度不变，b变暗，变暗，c变亮变亮解析解析当交变电流的频率变小时，线圈的感抗变小，电容器的容抗变大，因此当交变电流的频率变小时，线圈的感抗变小，电容器的容抗变大，因此b变变亮，亮，c变暗，又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故变暗，又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故a灯亮度不变，灯亮度不变，C正正确。确。答案答案 C图图10