5电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用精品教学案教科版选修2

1、 前级输出 后裟输入 的信号 的信号 前级输出 的信号 后级输人 的信号 四、电感器对交流电的阻碍作用 1.感抗：电感器对交流电的 2.线圈的电感即自感系数L越 作用称为感抗. ,交流电的频率越 ,感抗越大. 五、电感器在电子技术中的应用 1. 低频扼流圈： 直流、 交流. 高频. 学习探究区 根底自学落实重点互动探究 、电容器对交流电的阻碍作用 学案 5 5 电容器在交流电路中的作用 电感器在交流电路中的作用 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、电感器的作用. 知识

2、彳诸备区 温故追左湖源推陈方可知新 、知识链接 1 .线圈的横截面积 ，匝数越多，线圈的自感系数 ，线圈有铁芯比无铁芯时自感系 数 2. 平行板电容器的电容决定式 C =行言电容的定义式C = Q. 3. 由于导体线圈 而产生的电磁感应现象叫自感现象. N新知呈现 一、 电容器对交流电的导通作用 电容器接入交变电路中时，电容器反复地 和. ，形成交变电流，表现为交流 通过 了电容器. 二、 电容器对交流电的阻碍作用 1 .容抗：电容器对交流电的 作用称为容抗. 2. 电容 ，交流电的频率越低，容抗越大. 三、 电容器在电子技术中的应用 1 .隔直电容：如图1甲，直流不能通过电容器 C,只能经电

3、阻 R形成回路. 2. 旁路电容：如图乙， C的电容较小， 信号不能通过，但 干扰信号可以通过. 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. 图2 (1) 分析电容器能通交流的原因. (2) 假设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? 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？ 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定向运动，这

4、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： 电容器的 和交流电的 4. 电容器在电路中的作用： 通 流，阻 流，通 频，阻 频. 、电感器对交流电的阻碍作用 问题设计 如图3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, 取直流电源的电压与交流电压的有效值相等. 图3 比照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?再把它们接到交流电源上, 的电流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 ； 2交变电流的

5、3. 电感线圈在电路中的作用 通 流，阻 流； 通 频，阻 频. 旦典例叠 一、对容抗的理解 【例1】如图4所示，接在交流电源上的灯泡正常发光，以下说法正确的选项是 图4 A. 把电介质插入电容器，灯泡变亮 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 二、对感抗的理解 例2】如图5所示的实验电路中，假设直流电压和交变电压的有效值相等， S为双刀双掷开关，下面表达正 确的是 图5 A. 当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗 d,把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮 d,电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗要点提炼 1

6、.电感器的感抗是由 C. S掷向c、 D. S掷向c、 三、电阻、感抗、容抗的比照 【例3】如图6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. 假设保持交变电压不变，将交变电流的频率 增大到60 Hz,那么发生的现象是 图6 A. 三灯亮度不变 B. 三灯均变亮 C. L1亮度不变、L2变亮、L3变暗 D . L1亮度不变、L2变暗、L3变亮 四、电感器、电容器在电路中的应用 【例4 在收音机线路中，经大线接收下来的电信号既有高频成分，又有低频成分，经放大后送到下一级， 需要把低频成分

7、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 7所示电路，其中 a、b 应选择的元件是 图7 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, b是低频扼流圈 b是高频扼流圈 b是低频扼流圈 b是高频扼流圈 课堂要点小结 图8 A .电容器电容增大 B.电容器电容减小 C.灯变暗 D.灯变亮 2. 对感抗的理解在如图9所示的电路中，L为电感线圈，灯泡的电阻为 R,电流表内阻为零，电压表内阻 无限大，交流电源的电压 u= 220寸2sin 100兀tV假设保持电压的有效值不变，只将电源频率改为 100 Hz, 以

8、下说法正确的选项是 L 1 图9 容抗:电容对交变屯流阻碍作用的大小 电容器和 电感器在 Y 交流电路* 、容抗的大小:。越大、越高，容抗越小 电容 隔直电容器:通交流，隔直流 I高频旁路电容器:通高颇,阻低频 感抗，电感对交变电流阻碣作用的大小 中的作用 野感抗的大小N越大越高，感抗越大 电感 .，低频扼流圈:通百流，阻交流 通用 I高频扼流圈.通宜流、通低频，阻高频 自我检测区 检测学习效果体验成功快乐 1.对容抗的理解如图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 A .电流表不数增大 C.灯泡变暗 B. 电压表示数增大 灯泡变亮 I I - -rC 3. 电

9、阻、感抗、容抗的比照如图10所示，三个灯泡相同，而且足够耐压，电源内阻忽略.单刀双掷开 关S接A时，三个灯亮度相同，那么 S接B时 图10 A.三个灯亮度相同 B, 甲灯最晃，丙灯不晃 C. 甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮 D.只有丙灯不亮，乙灯最亮 学案 7 7 电能的输送 学习目标定位1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关 .2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输 电的原理.3.知道远距离输电的典型电路，并能 利用变压器和电路的规律解决实际问题. 知识彳诸备区 温故调本湖源推阵方可知新 、知识链接 1. 电阻定律：在温度不变时，同种材料的导体，其电阻 R与它的长度l成 ，与它的横截面积

10、成 ，导体电阻与构成它的材料有关，即 R= S 2. 电功率 P= ，热功率 P= . 3. 理想变压器原、副线圈的三个关系： c 右 U1 n1 I1 n2 P ，芯=n2 I2=nr N新知呈现 一、电能输送中的电压损失和电能损耗 1 .如图1所示,U损= ,P损= r 1 2 4 - * 1 - a JL u Uf =U-lr Pgs f 尸础=p 墙人- 图1 2. 无论是为减小电压损失还是减小能量损 二、远距离输电系统 远距离输电的根本原理：在发电站内用 变压器降到所需的电压. 三、直流输电 当交流输电功率很大时， 、 引起的电压及 线路已经开始采用直流输电.现代的直流输电，只是在耗

11、，都要求使用 送电 变压器 ，然后进行远距离输电，在用电区域通过 损失很大，所以现在有些大功率输电 这个环节中使用直流. 学习探究区 一、电能输送中的电压损失和电能损耗 问题设计 如图2所示，假定输电线路中的电流是 I,两条导线的总电阻是 r,在图中把导线电阻集中画为 r,输送功 率为P,发电厂输出的电压为 U.那么： 图2 (1) 远距离大功率输电面临的困 难是什么？ (2) 输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么? (3) 为什么远距离输电必须用高压呢？ 要点提炼 输电线上的电压损失和功率损失 (设输电线上电阻为 R,电流为I) 1. 电压损失

12、输电线始端电压 U与输电线末端电压 U 的差值.AU= U U = IR. 2. 功率损失 (1) 远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率 ?= I2R. (2) 假设输电线上损失的电压为 !,那么功率损失还可以表示为 AP= . R 3. 减小电压、功率损失的方法 (1) 减小输电线的电阻 由R = P可知，距离I 一定时，使用电阻率小的材料， 导体横截面积可减小电阻. (2) 减小输电电流I 由p= UI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流. 二、远距离输电电路中的各种关系 问题设计 某发电站向远处送电的示意图如图 3所示，其中各局部的物理量已在图上标注

13、，在这个电路中包括三个回 路. 根底自学落实重点互动探究 升压变压器 降压变压器 图3 (1) 结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系 (发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的 电阻均忽略不计). (2) 每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？ 要点提炼 远距离输电问题的分析 1. 解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，参考图 3,并将量和待求量写在电路图的相应 位置. 2. 分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电 源. 3. 综合运用下面三方面的知识求解 (1)能量守恒： P= U1I1 = U2I2 = P

14、用户 + P= I 22R P 用户=U3I3 = U4I4. 电路知识：U2 = + U3 U= I2R (3)变压器知识：愣=导=n2 U3 I4 n3 _ = = U4 I3 n4. 其中?= I2R, AU= I2R往往是解题的切入点. N典例精析 一、输电线上功率损失的计算 例1 三峡电站某机组输出的电功率为 50万千瓦. (1) 假设输出的电压为20万伏，那么输电线上的电流为多少？ (2) 某处与电站间每根输电 线的电阻为10欧，那么输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的比例是多 少？ (3) 假设将电压升高至 50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出

15、功率的比 例是多少？ 二、远距离输电问题 【例2】 发电机的输出电压为 220 V，输出功率为44 kW，输电导线的电 阻为0.2 Q如果用原、副线圈匝数 之比为1 ： 10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为 10 ： 1的降压变压器降压供应用 户，那么： (1) 画出全过程的线路示意图； (2) 求用户得到，的电压和功率； (3) 假设不经过变压而直接将电送到用户，求用户得到的电压和功率. 课堂要点小结 电能的 输送 ，输电的要求:可靠、保质、经济 减小输电线上的电压、提高输电屯压 功率损失的方法 I减小输电线电阻 远距离输 电线路 升压变压器 降压变压器 自我检测区 1.

16、输电线上功率损失的计算中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。 假设甲、乙两地原来用 500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为 P在保持输送电功率和输电线电 阻都不变的条件下，现改用 1 000 kV特高压输电，假设不考虑其他因素的影响，那么输电线上损耗的电功率将 变为 P P 入 A.4 B，2 C. 2P D. 4P 在远距离输电时，输送的电功率为 P,输送电压为U,所用导线的电阻率为 L,输电线损失的电功率为 P,用户得到的电功率为 P用，贝U P、P用的关系 3. 远距离输电问题在如图4所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发 电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，以下说法中正确的有 图4 A. 升压变压器的输出电压增大 B. 降压变压器的输出电压增大 C. 输电线上损耗的功率增大 D. 输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 4. 远距