2019-2020年高中物理《电感和电容对交变电流的影响》教案1 新人教版选修3-2.doc

2019-2020年高中物理电感和电容对交变电流的影响教案1 新人教版选修3-2【教学目的】1、了解电感器在交流电路中的作用、感抗和哪些因素相关2、了解电容器在交流电路中的作用、容抗和哪些因素相关【教学重点】电感和电容对于交流电路和直流电路的作用是不同的【教学难点】电容和频率对容抗的影响【教具】小灯泡、线圈（有铁芯）、电容器、交流电源、直流电源【教学过程】、复习&引入1、复习提问：在日光灯电路中，自感线圈起到什么作用？ 学生：思考、答问2、在这个事例中，我们已经领略了某些元件在交流电路中的奇妙作用，其规律也比电阻元件要复杂得多。今天，我们将拓宽这方面的介绍。一、电感对交变电流的阻碍作用具有自感作用的元件叫自感线圈，也称为电感。电感在稳定的交流电路中能够持续分压，其定量的规律究竟怎样？演示：教材图5.3-1图实验：a、电路介绍；b、阻碍作用显示；c、阻碍作用和自感系数L相关（插进、拔出铁芯比较）。师生共同总结：电感对交流点有阻碍作用；插入铁芯后，阻碍作用增大。更多的事实表明，自感线圈的匝数改变、横截面积改变、长度改变，交变电流的频率改变，都会改变这种阻碍作用的大小。而且，一般的规律是这样的：自感系数越大，阻碍作用越大；交流电的频率越高，阻碍作用越大。1、感抗 ：电感对交变电流阻碍作用的大小。自感系数越大，感抗越大；交流电的频率越高，感抗作用越大。将详细的实验验证放到一边，我们能不能从理论的角度证明它的正确性？启发：同学们想一想，如果一个交流电源的频率很低，我们要求电感线圈对其产生显著的阻碍作用，可以怎样努力呢？学生：提高自感系数。而当交流电源的频率已经很高的前提下，电感线圈要对交流电形成阻碍作用，对自感系数的要求就不是很高了。人们利用电感的感抗和交流电频率、自感系数相关的特性制成了低频扼流圈和高频扼流圈。2、低频扼流圈：自感系数很大的自感线圈（一般几十亨利），对低频交流电有显著的阻碍作用。高频扼流圈：自感系数较小的自感线圈（一般几个毫亨），对高频交流电有显著的阻碍作用。请同学们分析一下，低频扼流圈对高频交流电是否有显著的阻碍作用？高频扼流圈对低频交流电是否有显著的阻碍作用？低频扼流圈虽然对高、低频交流都有显著的阻碍作用，但一方面造价较高、另一方面可能不符合电路设计意图（譬如，只要求阻低频，不要求阻高频），所以可能形成尴尬的局面（“一篙子扫一船人”，没有选择余地）。而高频扼流圈的性能就比较奇特了，因为它事实上是有选择的如果在电子线路中存在高频、低频的信号“混杂”，在通过高频扼流圈后，就形成了一种“过滤”的作用：结果是是剩余低频信号了。我们拔高频扼流圈的这种作用叫做“滤波”。而由于高频、低频的相对性，高频扼流圈的这种作用事实上可以推广成为电感线圈的一种共性，即“通低频、阻高频”。过渡：既然我们的电路可以选择“通低频、阻高频”，可不可以选择“通高频、阻低频”呢？电感显然是不能的。下面看另一种交流元件二、电容在交变电路中的作用电容器在静电场一章已经介绍了。其间中的静电场对带电粒子的运动起到一定的作用。但在恒定电流一章，我们会发现，电容器事实上处于一种不能导通的状态，因此，与之相串联的电阻也就失去了作用。在交变电路中，情况是不是也是这样呢？演示：教材图5.3-2实验a、“导通”事实显示；b、阻碍作用显示；c、电容器导体片旋转，灯泡亮度改变。师生共同表述实验现象：对于交流电路，电感是“导通”的元件；电容器对交流电有阻碍作用；电容器极板的正对面积增大，阻碍作用减小。思考启发：是不是交流电将电容器击穿了，致使电容器导通？学生：不是。那么，交流电是怎样“通过”电容器的呢？教材图5.3-3分析可见，（由于电容器有容纳电荷的本领）电容器的极板就象一个可以囤积和疏散电荷虽的据点，而在囤积和疏散的过程中，电路中必须要有电荷的流动，这就形成的电流，从而造成一种导通的事实。其实，电荷只是通过了导线，而并没有通过电容器中的绝缘介质。毕竟这种囤积和疏散的“迂回”运动比起直接的定向移动要间接一些，所以电容对交流电路的阻碍作用就形成了。更多的事实证明，交流电的频率越高、电容器的电容越大，这种阻碍作用就越小。1、容抗 ：电容对交变电流阻碍作用的大小。电容越大，容抗越小；交流电的频率越高，容抗作用越小。这个规律能不能从理论的角度解释呢？学生：讨论、交流电容的影响好理解一些，电容大，“吞吐量”大，阻碍自然就小。至于频率的因素，理解有一定的难度，大家可以查一些相关的课外资料。启发：同学们比较一下，电容器对交流电的阻碍作用的大小规律和电感有什么不同？学生：好象恰好相反。既然正好相反，对于它阻碍不同频率交流电的属性上的结论也必然是相反的。这个分析的过程由于是重复的，同学们可以自己完成。2、电容的特性：通高频、阻低频。对于复杂的交流电路，我们还知之甚少，所以这两种特性有什么样的必要性也自然不太清楚。总之，电感和电容就象两把特殊的“筛子”，能够根据我们的需要，过滤掉我们不需要的“高频”或“低频”信号。这一点，在电子线路中是非常重要的。三、小结事实上，对于交流电路而言，除了电阻元件、电感元件、电容元件外，还可以出现二极管、三极管。正是这些丰富多彩的元件，赋予了交变电路丰富多彩的性能。如果把直流电路比做独奏曲的话，交流电可以说是交响曲。希望大家掌握了更丰富的知识后，能领略到它完美的和声。四、作业布置阅读教材；教材第23页 第（1）（2）（3）题，上作业本。【板书设计】注意“教学过程”的加粗字符，即是板书计划。