2020学年高中物理第2章交变电流与发电机学案4探究电阻电感和电容的作用ppt课件

1、4探究电阻、电感和电容的作用第2章交变电流与发电机目标定位1.知道电阻器对交流电的阻碍作用与对直流电的阻碍作用相同.2.能理解电感器、电容器对交变电流形成阻碍作用的原因.3.知道用感抗、容抗来表示电感器、电容器对交变电流阻碍作用的大小.4.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用.内容索引知识探究达标检测知识探究1一、电阻器对交变电流的作用一、电阻器对交变电流的作用阅读教材相关内容，结合图1回答下列问题(A、B是规格相同的灯泡)：(1)当开关S扳向交流电源时，两只灯泡的亮度是否相同？这说明什么问题？B比A更亮些，这说明电阻器对交流电有阻碍作用. 答案图1(2)把开关S扳向直流电源和交流电源，比

2、较这两种情况下灯泡A的亮度有没有变化，这又说明什么问题？ 答案开关S扳向直流电源和交流电源，两种情况下灯泡A的亮度相同，这说明电阻器对交流的阻碍作用跟对直流的阻碍作用相同.要点总结要点总结1.电阻器对交变电流和直流电的阻碍作用是 的.2.在交流电路中，电阻定律和欧姆定律都 .成立相同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.二、电感器对交变电流的作用二、电感器对交变电流的作用如图2所示，把带铁心的线圈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.图2 答案(1)对比两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？(2)

3、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？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. 答案图2要点总结要点总结1.感抗： 对交变电流的阻碍作用的大小.2.电感器的感抗是由 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.3.电感器对交变电流的阻碍作用的大小用感抗XL表示，XL .所以感抗的两个决定因素：(1)电感器的 ；(2)交变电流的 .电感器2fL变化电感量(自感系数)频率4.电感器在电路中的作用(1)通 流，阻 流；(2)通 频，

4、阻 频.低直高交例例1(多选)如图3所示实验电路中，若直流电压和交流电压的有效值相等，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，把电感线圈中的铁心抽出时灯变亮D.S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗图3答案解析典型例题典型例题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，并且是有铁心时感抗更大，故铁心抽出时灯变亮.三、电容器对交变电流的作用三、电容器对交变电流的作用如图4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

5、源上，观察灯泡的发光情况.图4(1)分析电容器能通交流的原因.答案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)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？答案图4灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用.(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？答案电容变大时，灯泡变

6、亮；频率增大时，灯泡变亮.要点总结要点总结1.容抗： 对交变电流的阻碍作用的大小.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.电容器对交变电流的阻碍作用的大小用容抗XC表示，XC ，所以决定容抗的两个因素：(1)电容器的 ；(2)交变电流的 .电容量电容器频率4.电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器.5.电容器在电路中的作用：通 流，隔 流，通 频，阻 频.直低交高例例2(多选)如图5所示，接在交流电源上的灯泡正常发光，以下说法正确的是A.把电介质插入电容器，灯泡变亮

7、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，灯泡变暗答案解析典型例题典型例题图5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正确；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.四、电阻、感抗、容抗的对比四、电阻、感抗、容抗的对比1.容抗的大小除了与电容自身的性质有关，还与交变电流的频率有关.频率越高，容抗越 .(填“大”

8、或“小”)2.感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关，频率越高，感抗越 .(填“大”或“小”)3.电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身.大小例例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.若保持交流电压不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是A.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变亮答案解析图6典型例题典型例题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L

9、3变亮，L2变暗.又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故L1亮度不变，所以选D.达标检测21.(对感抗的理解)(多选)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u220 sin (100t) 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A.电流表示数增大 B.电压表示数增大C.灯泡变暗 D.灯泡变亮答案解析图7123当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大，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(PI2R)减小，灯

10、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UULUR，因URIR，故电流I减小时，UR减小.因电源电压的有效值保持不变，故ULUUR增大，选项B正确.1232.(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.电容器电容增大 B.电容器电容减小C.灯变暗 D.灯变亮图8答案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，电容器的容抗减小，电流增大，灯变亮.1233.(电阻、感抗、容抗的对比)如图9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A.三个灯亮度相同B.甲灯最亮，丙灯不亮C.甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D