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文档简介
1、第五章交变电流学案4电感和电容对交变电流的影响目标定位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.知识探究自我检测一、电感器对交变电流的阻碍作用 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.知识探究图1(1)对比两种情况下灯泡的亮度有什么不同?说明了什么?答案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)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
2、亮度有何变化?说明了什么?答案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.感抗: 对交变电流的阻碍作用的大小.2.影响感抗的因素:线圈的自感系数越 ,交流的频率越 ,感抗越大.3.注意: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.电感器大高变化4.扼流圈是利用 对交变电流的阻碍作用制成的电感线圈.(1)高频扼流圈高频扼流圈的自感系数很小,只对高频交变电流有较大的阻碍作用,对低频交变电流的阻碍作用较小,对直流的阻碍作用更小.它具有“通 流,通 频、阻
3、 频”的作用.(2)低频扼流圈低频扼流圈的自感系数很大,即使交流的频率较低,它产生的感抗也很大.它具有“通 流,阻 流”的作用.电感直低高直交二、电容器对交变电流的阻碍作用 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.图2(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
4、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,灯泡变亮;频率增大时,灯泡变亮.要点提炼1.容抗: 对交变电流的阻碍作用的大小.2.影响容抗的因素:电容器的电容越 ,交流的频率越 ,容抗越小.3.注意:电容器能通交变电流,并不是电荷真的穿过了电容器.4.电容器在电路中的作用:通 流,阻 流,通 频,阻 频. 电容器大高交直高低三、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
5、,还与交变电流的频率有关.频率越高,容抗越 (填“大”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.小大典例精析一、对感抗的理解例1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()图3A.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
6、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,以下说法正确的是 ()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,灯泡变暗图4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
7、对交变电流阻碍作用变大,灯泡变暗,故D正确.答案ACD三、电阻、感抗、容抗的对比例3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()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变亮图5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.答案D四、电感器、电容器在电路中的应
8、用例4在收音机线路中,经天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,其中a、b应选择的元件是 ()A.a是电容较大的电容器,b是低频扼流圈B.a是电容较大的电容器,b是高频扼流圈C.a是电容较小的电容器,b是低频扼流圈D.a是电容较小的电容器,b是高频扼流圈图6解析电容器具有通高频、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,b处接一个高频扼流圈,D对.答案D课堂要点小结1.(对感抗的理解)在如图7所示的电路中,L为电感线
9、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.灯泡变亮自我检测图7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.答案BC2.(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.答案D3.(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
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