鲁科版 物理 选修3-2：第3节　交流电路中的电容和电感

欢迎进入物理课堂 第3节交流电路中的电容和电感 课标定位 学习目标 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 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 电容 电感对交流电的影响 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第3节 课前自主学案 课前自主学案 一 电容 电感对直流和交流的影响1 实验电路 图3 3 1 2 实验现象 3 实验结论 1 电阻器对直流和交流电路的影响是 2 电容器 让直流电通过却能让交流电通过 但对交流电有一定的 3 电感器既能让直流电通过也能让交流电通过 但对交流电有一定的 相同的 不能 阻碍作用 阻碍作用 思考感悟电容器 通交流 的演示中 电流真的流过电容器了吗 提示 没有 电容器在交变电压作用下反复进行充电 放电 反向充电 反向放电 电路中有持续的交变电流 好像电流通过了电容器 二 电容器的容抗 感抗及其应用1 容抗 感抗的比较 2 电容器 电感器的分类按对交变电流的作用电容器分为隔直电容器 扼流圈分为低频扼流圈 高频旁路电容器 高频扼流圈 核心要点突破 一 电感 电容对交变电流作用的成因分析1 电感对交变电流的阻碍作用交变电流通过线圈时 由于电流时刻在变化 线圈中产生自感电动势 自感电动势阻碍电流的变化 就形成了对交变电流的阻碍作用 因此 感抗的实质是由线圈的自感现象引起的 直流电通过线圈时 电流的大小 方向都不变 线圈中不产生自感电动势 也就没有感抗 2 交变电流能够 通过 电容器当电容器接到交流电源上时 由于两极板间的电压变化 电压升高时 电容器极板上的电荷量增加 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 电路中就好像交变电流 通过 了电容器 实际上 自由电荷并没有通过两极板间的绝缘介质 3 电容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 也就是说在给电容器充电或放电过程中 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 即时应用 即时突破 小试牛刀 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 则灯泡发光最亮的图是 图3 3 2 解析 选D 电容C 电感L都对交流电有阻碍作用 故A B两图中灯不是最亮的 C图中灯被短路 不亮 D图中电容C有隔直流作用 所以D中灯泡最亮 二 电阻 感抗 容抗的区别 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 如图3 3 3所示 当交流电源的电压有效值是220V 频率为50Hz时 三盏电灯的亮度相同 当电源电压不变 只将交流电源的频率改变为100Hz时 则各灯亮度变化情况为 a灯 b灯 c灯 填 变亮 变暗 或 不变 图3 3 3 解析 频率变大 电容器容抗减小 又因电源电压不变 故a灯变亮 频率变大 电感线圈的感抗变大 又电源电压不变 故b灯变暗 频率的变化对电阻无影响 故c灯亮度不变 电源电压不变指电压有效值不变 当频率变大时 容抗变小 感抗变大 电阻阻值不变 答案 变亮变暗不变 课堂互动讲练 如图3 3 4所示的电路中 正弦交流电源电压的有效值为220V 则关于交流电压表的示数 以下说法中正确的是 A 等于220VB 大于220VC 小于220VD 等于零 图3 3 4 精讲精析 虽然交变电流通过电容器 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 C正确 答案 C 方法总结 充 放电频率越高 电流越容易通过电容器 即交变电流的频率越高 越容易通过电容器 电容越大 交流电频率越高 容抗越小 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 IB I IC I ID 无法比较 精讲精析 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 故应选B 答案 B 方法总结 本题主要考查电感对交变电流的阻碍作用 自感系数越大 交变电流的频率越高 感抗就越大 电感器对交流的阻碍作用也就越大 在图3 3 5所示电路中 a b两端连接的交流电源既含有高频交流 又含低频交流 L是一个25mH的高频扼流圈 C是一个100pF的电容器 R是负载电阻 下列说法中不正确的是 图3 3 5 A L的作用是 通低频 阻高频 B C的作用是 通交流 隔直流 C C的作用是 通高频 阻低频 D 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 思路点拨 根据电容器 电感器对交变电流影响的特点分析 自主解答 L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 选项A正确 C是一个电容很小的电容器 在题图电路中 对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗 其作用是 通高频 阻低频 选项C正确 因电路中无直流电流 选项B错误 由于L对高频交流的阻碍作用和C对高频交流的旁路作用 使得通过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D正确 答案 B 变式训练如图3 3 6所示 甲 乙是规格相同的灯泡 接线柱a b接电压为U的直流电源时 无论电源的正极与哪一个接线柱相连 甲灯均能正常发光 乙灯完全不亮 当a b接电压的有效值为U的交流电源时 甲灯发出微弱的光 乙灯能正常发光 则下列判断正确的是 图3 3 6 A 与甲灯串联的元件x是电容器 与乙灯串联的元件y是电感线圈B 与甲灯串联的元件x是电感线圈 与乙灯串联的元件y是电容器C 与甲灯串联的元件x是二极管 与乙灯串联的元件y是电容器D 与甲灯串联的元件x是电感线圈 与乙灯串联的元件y是二极管 解析 选B 由a b接直流时的现象可知 元件x 通直流 元件y 隔直流 由a b接交流电源时的现象可知 元件x 阻交流 元件y 通交流 根据电容器和电感线圈的特点 元件x是电感线圈 元件y是电容器 故B正确 知能优化训练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录 按ESC键退出全屏播放 谢谢使用 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全