高二物理：2.3《探究电阻、电感和电容的作用》课件 （沪科选修3-2）

欢迎进入物理课堂 2 3探究电阻 电感和电容的作用 课标定位 学习目标 1 知道电阻 电感 电容在交流电路中的作用 2 了解感抗和容抗的概念 知道它们的大小与交流电的频率的关系 3 知道电阻 电感 电容对电流和电压变化步调的影响 重点难点 1 感抗和容抗的概念及它们的大小和频率的关系 2 电感 电容对交变电流和电压变化步调的影响 核心要点突破 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 2 3 课前自主学案 一 电阻器对交变电流的作用导体内有大量的 这是允许电流通过的必要条件 同时导体又对电流有 这个 就是我们所说的电阻 导体对交变电流和对直流电呈现的电阻是 的 电阻定律和欧姆定律都成立 自由电子 阻碍作用 阻碍作用 相同 二 电感器对交变电流的作用电感器实际上就是用导线绕制的线圈 简称电感 实验和理论分析都证明 电感器能让交变电流通过 但对交变电流有阻碍作用 电感量越大 其阻碍作用就 通过的交变电流的频率越高 阻碍作用就 电感器对交变电流所起的阻碍作用的大小称为 单位是欧姆 电感量用字母L表示 感抗公式 在只有电感器的电路中欧姆定律表达式为 I 越大 越大 感抗 XL 2 fL 思考感悟1 直流电与交流电哪个更容易通过电感线圈 低频交流电与高频交流电哪个更容易通过电感线圈 提示 电感线圈对交流电有阻碍作用 对直流电没有阻碍作用 频率越高 阻碍作用越强 三 电容器对交变电流的作用实验和理论分析都证明 不能通过电容器 电容器可以让 通过 但它对交变电流有 作用 电容越大 对交变电流的阻碍作用就 通过的交变电流的频率越高 阻碍作用就 电容器对交变电流的阻碍作用的大小称为 单位是欧姆 容抗公式 直流电 交变电流 阻碍 越小 越小 容抗 XC 式中电容的单位为法 F 在只有电容器的交流电路中欧姆定律表示为 I 电阻器的电阻 电感器的感抗和电容器的容抗统称为阻抗 思考感悟2 交流电能通过电容器的本质是什么 提示 交流电之所以能通过电容器 是因为不断变化的电压不停地给电容器充电或放电 通过电容器的电流本质上是电容器的充电或放电电流 并不是电路中的自由电荷从电容器的一个极板通过绝缘介质到了另一个极板 核心要点突破 一 电感器对交流电的阻碍作用1 线圈对直流电和交变电流的作用 1 特点不同 电感对交变电流有阻碍作用 电感对直流电没有阻碍作用 2 原因不同 电感对交变电流有阻碍作用 是因为交变电流通过电感线圈时 电流时刻改变 电感线圈中必然产生自感电动势来阻碍电流的变化 形成对电流的阻碍作用 由于直流电不发生变化 所以电感对直流电没有这样的阻碍作用 3 应用 低频扼流圈构造 线圈绕在铁芯上 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 而对直流电阻碍作用较小 即 通直流 阻交流 高频扼流圈构造 线圈绕在铁芯上 线圈匝数少 自感系数小 作用 对低频交变电流阻碍作用小 对高频交变电流阻碍作用大 即 通低频 阻高频 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 如图2 3 1所示电路由交变电流供电 如果交变电流的频率升高 则 图2 3 1 A 线圈的自感系数增大B 线圈的感抗增大C 电路中的电流增大D 电路中的电流减小解析 选BD 线圈的自感系数是线圈自身的属性 选项A错误 交变电流的频率升高 电流的变化率增大 线圈的自感作用增大 感抗增大 线圈对电流的阻碍作用增大 电路中的电流减小 故选项C错误 B D正确 二 电容器对交变电流的作用1 电容器对直流电 交变电流作用不同 1 特点不同 直流不能通过电容器 交变电流能 通过 电容器 2 原因不同 直流不能通过电容器 是因为电容器两极板之间的绝缘介质阻隔了导体中自由电子的通过 交变电流能 通过 电容器 电流实际上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 形成充电电流 当电源电压降低时 电容器放电形成放电电流 电容器交替进行充电和放电 电路中就有了电流 表现为交变电流 通过 了电容器 3 作用 通交流 隔直流 通高频 阻低频 4 应用 1 隔直电容器 如图2 3 2甲 电容器的电容较大 阻隔直流成分 把交流成分输送到下一级电路 2 高频旁路电容器 如图乙 电容器的电容较小 使高频成分从旁路通过电容器 把低频成分输送到下一级电路 图2 3 2 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 对电容器能通交变电流的原因 下列说法中正确的有 A 当电容器接到交流电源上时 因为有自由电荷通过电容器 电路中才有交变电流B 当电容器接到交流电源上时 电容器交替进行充电和放电 电路中才有交变电流C 在有电容器的交流电路中 没有电荷定向移动D 在有电容器的交流电路中 没有电荷通过电容器 解析 选BD 当电容器接到交流电源上时 电荷并没有直接通过电容器中的绝缘介质 而是通过不停地对电容器充电 放电 从而使得电路中有了电流 好像是电荷通过了电容器 课堂互动讲练 图2 3 3 答案 大于 方法总结 理想电感线圈在直流电路中相当于导线 对直流电无阻碍作用 但它在交流电路中 由于自感作用会产生感抗 对交变电流起到阻碍作用 该作用与线圈本身的因素及交变电流的频率有关 如图2 3 4甲 乙所示的两个电路都是从左端输入信号 从右端输出信号 甲图输入端输入的是高频 低频混合的交流信号 要求只输出低频信号 乙图输入端输入的是直流和低频交流的混合信号 要求只输出低频交流信号 那么C1 C2中哪个该用大电容 哪个该用小电容 图2 3 4 精讲精析 电容器的作用是 通交流 隔直流 通高频 阻低频 由容抗的决定因素可看出 甲图中的C1必须电容小些 才能使高频交流顺利通过 而低频交流不易通过 这种电容器叫高频旁路电容器 乙图中的C2一般电容大些 使低频交流电很容易通过 只有直流成分从电阻上通过 这种电容器叫隔直电容器 答案 C1用小电容 C2用大电容 方法总结 只有熟记电容器在电路中的作用 理解影响容抗的相关因素 特别是频率的影响 才能顺利解答此类问题 如图2 3 5所示为电子技术中常用的电路之一 表示低频交流 表示高频交流 表示直流 则下列叙述正确的是 图2 3 5 A 图甲中后级输入只有交流成分B 图乙中后级输入只有直流成分C 图丙中后级输入只有低频交流成分D 图丙中后级输入只有高频交流成分 思路点拨 根据电阻 电容器 电感器对交流电的作用进行分析 自主解答 电容器具有 隔直流 通高频 阻低频 的作用 A C两项正确 线圈具有 阻高频 通直流 的作用 B项正确 答案 ABC 变式训练在如图2 3 6所示的电路中 a b两端连接的交流电源既含高频交流 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 下列说法中正确的是 图2 3 6 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 解析 选ACD 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 在图示电路中 对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗 其作用是 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的百分比 选项D正确 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