粤教高中物理选修(3-2)第二章《电感器对交变电流的作用电容器对交变电流的》学案

1、10 / 102019最新粤教版高中物理选修(3-2)第二章电感器对交变电流的作用 电容器对交变电流的学案作用学习目标定位1.通过演示实验了解电感器和电容器对交变电流的阻碍和导通作用.2.知道感抗和容抗的物理意义以及与哪些因素有关.3.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作温放追本溯源推陈方可知新知识储备区1 .线圈的长度越长，线圈的横截面积越大，匝数越多，线圈的自感系数越大，线圈有铁芯时比无 铁芯时自感系数大得多.2 .平行板电容器的电容决定式C = :常山容的定义式c QC=U.3 .由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象.X新知呈现一、电感器对交变电流的作用1 .认识电

2、感器电感器由绝缘导线一圈紧靠一圈地绕制而成，又被称为电感线圈.它能把外部电路的电能储存在电感器内部的磁场中.2 .电感器对交变电流的作用电感器对恒定电流是导通的，对交变电流有阻碍作用.(2)电感器的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感器对交变电流的阻碍作用就越大.(3)低频扼流圈和高频扼流圈低频扼流圈：通直流、阻交流.高频扼流圈：通直流、通低频、阻高频.二、电容器对交变电流的作用1 .电容器仅让交变电流通过.2 .电容器对交变电流的作用电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小.3 .隔直电容器和高频旁路电容器隔直电容器：通交流、隔直流.高频旁路电容器：通高频、阻

3、低频.学习探究区、电感器对交变电流的作用 问题设计如图1所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，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流电压的有效值相等.甲乙图1(1)对比两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？(2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？答案(1)甲图中灯泡比乙图中灯泡更亮 ，说明电感器对交变电流有阻碍作用.(2)不论是换用自感系数更大的线圈还是调换频率更高的交流电源，灯泡均变得更暗，说明线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈对交流电的阻碍作用越大.要点提炼1 .电感器的感抗是由变化的电流

4、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.2 .感抗的两个决定因素：线圈的自感系数；(2)交变电流的频率.3.电感线圈在电路中的作用(1)通直流，阻交流；(2)通低频，阻高频.二、电容器对交变电流的作用问题设计如图2甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来 ，先把它们接到直流电源上 ，再把它们接到交流 电源上，观察灯泡的发光情况.分析电容器能通交流的原因.(2)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？(3)在图乙中，改变电容器的电容和电源频率 ，灯泡亮度会有什么变化？答案 (1)把交流电源接到电容器两个极板上后 ，当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷

5、 向电容器极板上聚集，在电路中，形成充电电流；当电源电压降低时 ，电容器放电，电荷从极板 上流出，在电路中形成放电电流.电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流 通过”了电容器，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质.(2)灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用.(3)电容变大时，灯泡变亮；电源频率增大时，灯泡变亮.要点提炼1 .电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器.2 .电容器对交变电流的阻碍作用：电源电压推动自由电荷定向移动时，电容器极板上积累的电荷会阻碍自由电荷向此方向做定向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用.3 .决定容抗的两个因素

6、：电容器的电容和交流电的频率.4 .电容器在电路中的作用：通交流，阻直流，通高频，阻低频.3典例植析一、对感抗的理解【例1】（双选）如图3所示实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关,下面叙述正确的是（）A.当S掷向a、b时灯较亮,掷向c、d时灯较暗B.当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮C. S掷向c、d,把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮D. S掷向c、d,电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗解析 线圈对恒定电流无感抗，对交变电流有感抗，当交流电频率减小时，感抗变小 灯变亮，并 且是有铁芯时感抗更大，故铁芯抽出时灯变亮.答案 AC二、对容抗的理解【例2 （双选）如图

7、4所示，接在交流电源上的灯泡正常发光，以下说法正确的是（）t®图4A .把电介质插入电容器，灯泡变暗B.增大电容器两极板间的距离，灯泡变亮C.减小电容器两极板间的正对面积，灯泡变暗D.使交变电流频率减小，灯泡变暗解析 把电介质插入电容器，电容变大，容抗变小，电容器对交变电流阻碍作用变小 ，所以灯泡 变亮，故A错误；增大电容器两极板间的距离 ，电容变小，电容器对交变电流阻碍作用变大 ，所 以灯泡变暗，故B错误；减小电容器两极板间的正对面积 ，电容变小，灯泡变暗，故C正确；使 交变电流频率减小，电容器对交变电流阻碍作用变大 ，灯泡变暗，故D正确.答案 CD三、电阻、感抗、容抗的对比【例3

8、】（单选）如图5所示，电路中完全相同的三只灯泡L1、L2、L3分别与电阻 R、电感L、电容C串联,然后再并联到220 V、50 Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同.若保持 交变电压不变，将交变电流的频率增大到60 Hz,则发生的现象是（）图5A.三灯亮度不变B.三灯均变亮C. L1不变、L2变亮、L3变暗D. L1不变、L2变暗、L3变亮解析当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此L3变亮，L2变，故L1亮度不变，所以选D.暗.又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用答案 D四、电感器、电容器在电路中的应用例4 （单选）在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成

9、分，又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输送到再下一级，可以采用如 图6所示电路淇中a、b应选择的元件是（）前缀1Ffli输出T甲,，后级图6【A. a是电容较大的电容器 B. a是电容较大的电容器 C. a是电容较小的电容器 D. a是电容较小的电容器 解析电容器具有通高频、,b是低频扼流圈,b是tWj频扼流圈,b是低频扼流圈,b是高频扼流圈阻低频的作用，这样的电容器电容较小，所以a处放电容较小的电容器，电感线圈在该电路中要求起到通低频、阻高频的作用答案 D,b处接一个高频扼流圈,D对.课堂要点小结三.感壬：三感年市交受电流里程乍用的七小电感器和 电容

10、器对 交交电流 的影丽感工感抗的大小/越大.越高.感沆越大器期低频扼流圉：通直流.里交流高考扼流度:通直流、适氏厘.阻高板容抗：电容器府交互电流阻碍作用的大小 容挖的大小£越大J越高.容抗越小器啦隔直电容器:通交流:隔直流 高靛旁路m容器：通哀期.咀;氐户检测学习效果慷验成功快乐自我检测区1.（对感抗白理解）（双选）在如图7所示的电路中，L为电感线圈，R为灯泡的电阻值，电流表内 阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u= 220y2sin （100兀t） V.若保持电压的有效值不 变，只将电源频率改为100 Hz,下列说法正确的是（）-1A.电流表示数增大B.电压表示数增大C.灯泡

11、变暗D.灯泡变亮答案 BC解析 由u=220j2sin （100兀t）V,可得电源原来的频率f =产=衅-Hz=50 Hz,当电源频率22由原来的50 Hz增为100 Hz时,线圈对交流电的感抗增大，在电压不变的情况下，电路中的电 流减小，选项A错误；灯泡的电阻值 R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率（P=I2R）减 小，灯泡变暗，选项C正确,D错误；电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压 UL,设灯泡两端电压为 UR,则电源电压的有效值为 U=UL + UR, 因UR=IR,故电流I减小时，UR减小.因电源电压的有效值保持不变 ，故UL = U UR增大, 选项B正确.2 .（对容

12、抗白理解）（单选）如图8所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增大时（）图9，电容器的容抗减小，电流增，而且足够耐压，电源内阻忽）图8A.电容器电容增大B.电容器电容减小C.灯变暗D.灯变亮答案 D解析电容器的电容是由电容器本身的特性决定的，与外加的交流电源的频率无关，选项A、B错误.当交流电源的频率增大时，电容器充、放电的速度加快大，灯变亮.3 .（电阻、感抗、容抗的对比 ）（单选）如图9所示，三个灯泡相同 略.单刀双掷开关 S接A时，三个灯亮度相同，那么S接8时（A.三个灯亮度相同B.甲灯最凫，丙灯不凫C.甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D.只有丙灯不凫，乙灯最凫答案

13、D解析 开关S接A时，甲、乙、丙三个支路均有交流电通过，开关S接B时，电路处于直流工作状态，电容C隔直、通交”；电感L阻交、通直”；R对交流、直流有相同的阻抗.可判 断此时电路中I丙=0,1甲不变，1乙增大；又因为灯泡亮度与功率（P=I2R）成正比，所以只有丙灯不凫，乙灯最凫.40分钟课时作业题组一对感抗的理解1.（单选）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i所示.一铁棒插进线圈后该灯将（）图iA.变亮B.变暗C.对灯的亮度没影响D.无法判断答案 B解析 在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势，总是阻碍电流变化，正是这种阻碍变化的特性，使线圈产生了感抗.加入铁芯改变了电感线圈的

14、自感系数，使自感系数增大，感抗增大，降落的电压增大，灯泡两端的电压减小，所以灯变暗.2.（双选）如图2所示,输入端ab的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中正确的 是（L的直流电阻不为零）（）图2A .直流成分只能从 L通过B.交流成分只能从 R通过C.通过R的既有直流成分又有交流成分D .通过L的直流成分比通过 R的直流成分要大答案 CD解析由于线圈L直流电阻不为零，所以有直流通过 R,而线圈对交流有阻碍作用，因此也有 交流成分通过 R,B错,C正确；由于 R对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过L,A错；因为线圈的直流电阻一般都很小，所以通过线圈的直流成分比通过R的要大，D正确

15、.题组二对容抗的理解3 .（双选）对交变电流通过电容器的理解正确的是（）A.交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体B .交变电流定向移动的电荷能通过电容器两极板间的绝缘介质C.交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器D.交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质（击穿除外）答案 CD 解析 电流能 通过”电容器，并非自由电荷真的通过电容器两极板间的绝缘介质，而是交变电流交替对电容器充、放电，电路中有了电流，表现为交变电流通过了电容器.4 .（单选）有两个电容器的电容分别为C1 =5 和C2=3W吩别加在峰值一定的正弦交

16、流电源上，在下列各种情况下，哪一种情况电路的电流最大 （）A .在C1上所加交变电流的频率为50 HzB.在C2上所加交变电流的频率为50 HzC.在C1上所加交变电流的频率为100 HzD.在C2上所加交变电流的频率为100 Hz答案 C解析 电容越大，电流频率越大，容抗越小，电路中电流越大.C1>C2,100 Hz>50 Hz,所以C正 确.5.（单选）如图3所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表 A的示数增 大,可行的办法是（）ciA.使发电机F的转速增大B.使发电机F的转速减小C.在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D.使电容器两极板间的距离增大答案

17、 A解析当发电机转速增大时，交变电流的频率增大，容抗减小，电流表A的读数增大,A项正 确,B项错误；在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大 ，电流表A示数减小，C、D两项均错误. 题组三 电阻、感抗、容抗的对比6 .（单选）如图4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（）A.与甲灯串联的元件 B.与

18、甲灯串联的元件 C.与甲灯串联的元件 D.与甲灯串联的元件 答案 Bx是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器 x是二极管，与乙灯串联的元件 y是电容器 x是电感线圈，与乙灯串联的元件 y是二极管解析 由a、b接直流电流时的现象可知，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限交流”元件y通交流”根据电容器和电感线圈的特点可知元件 x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确.7 .（单选）如图5所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使其频率增大，发现 各灯的亮暗情况是：灯L1变亮，灯L2变暗，灯L3不变，则M、N、L中

19、所接元件可能是（）M N图5M为电容器L为电阻N力主tasA. M为电阻，N为电容器，L为电感线圈 B. M为电感线圈，N为电容器，L为电阻 C. M为电容器，N为电感线圈，L为电阻 D. M为电阻，N为电感线圈人为电容器 答案 C 解析有效值a率增 大题组四 电感器、电容器在电路中的应用8 .（单选）在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分又有低频成分，如果只需把低频成分输送到下一级装置，如图6所示,则下列做法合理的是（）图6A.在a、b间接入一个电容器8 .在a、b间接入一个低频扼流圈C.在a、b间接入一个高频扼流圈D .在a、b间接入一个电容器或高频或低频扼流圈都可以答案 C解析

20、电容器是 通高频，阻低频”低频扼流圈 通直流，阻交流”而高频扼流圈 通直流，通低频, 阻高频”，C寸.9 .（双选）如图7甲、乙所示是电子技术中的常用电路 ，a、b是各部分电路的输入端，其中输 入的交流高频成分用 人一”表示，交流低频成分用 船”表示，直流成分用 上”表示.关于两 图中负载电阻R上得到的电流特征，下列判断正确的是（）图7A.图甲中R得到的是交流成分B.图甲中R得到的是直流成分C.图乙中R得到的是低频成分D.图乙中R得到的是高频成分答案 AC解析 当交变电流加在电容器上时 ，有通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，甲图中电 容器隔直流,R得到的是交流成分,A正确，B错误；乙图中

21、电容器通过交流高频成分 ，阻碍交 流低频成分,R得到的是低频成分,C正确,D错误.10.（双选）匕分频”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，送往相应白扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动.图8为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b端输入，L1和L2是线圈,C1和C2是电容器则（）图8A.甲扬声器是高音扬声器B. C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器C. L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D. L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流答案 BD解析 由于L1限高、通低”，C1又 通高、阻低”因此低频成分通过甲扬声器，故A、C错;C2的作用是通高、阻低”小的作用是通低、阻高”故B、D对.11.（双选）如图9所示