教案 电感与电容对交变电流的影响

1、第五章交变电流第五章交变电流第三节电感第三节电感L和电容和电容C对交变电流的影响对交变电流的影响 1、通过实验，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及影响因素3、通过猜想、假设、实验、交流合作与分析论证，体验科学探究过程学习重点一、电感一、电感L对交变电流电的阻碍作用对交变电流电的阻碍作用1实验探究实验探究 两个电路只是电源不同两个电路只是电源不同理论基础理论基础 取直流电源的电压与交流 电压的_相等 有效值有效值(1)物理意义 表示电感L对 阻碍作用的大小(2)影响感抗大小的因素线圈的 越大，交流的 越高，感抗越大交变电流交变电流自感系数自感系数L频率频率

2、f2感抗XL3扼流圈(课本38页上部)类型区 别低频扼流圈高频扼流圈自感系数较大较小感抗大小较大较小作用通 、阻_通 、通直流阻_直流直流交流交流低频低频高频高频为什么交变电流的频率越高，电感线圈对交流电的阻碍作用就越大？ 提示：交变电流通过线圈时，电流时刻在变化，由于线圈的自感作用，必然产生感应电动势，阻碍电流的变化这就是电感产生的原因。 感抗公式XL2fL，L为线圈的自感系数，f为交流电的频率。 交变电流频率越高，线圈自感系数越大，感抗就越大，所以电感器对交变电流的阻碍作用也就越大2实验现象电路中串有电容器时，接通 电源，灯泡不亮；接通 电源，灯泡亮3实验结论 电流能够通过电容器， 电源不

3、能通过电容器直流直流交流交流交流交流直流直流二、交变电流能够“通过”电容器1实验电路(如图)1容抗：表示电容对 阻碍作用的大小2影响容抗大小的因素：电容器的电容 ，交流的频率 ，容抗越小交变电流交变电流越大越大越高越高三、电容器对交变电流的阻碍作用fcXC21容抗公式：3应用：电容器具有“隔直流，通交流”的作用。同时还有通高频，阻低频的作用。 疑难点拨1电感对交变电流的阻碍作用的成因 通过线圈的电流大小和方向变化，都会引起通过线圈的磁通量发生变化，从而产生电动势，这就是自感现象 根据楞次定律，自感电动势所引起的感应电流总是要使它产生的磁场阻碍线圈内原有磁场的变化，所以自感电动势对线圈中电流的变

4、化有阻碍作用，这样就形成了对交变电流的阻碍作用感抗一、电感对交变电流的阻碍作用的成因分析3电感线圈在电路中的作用电感线圈在电路中的作用 电感线圈对恒定直流电感线圈对恒定直流( )没有感抗作用，因此没有感抗作用，因此电感线圈可以概括为电感线圈可以概括为“通直流，阻交流通直流，阻交流”。 电感线圈对频率越高的交变电流感抗越大，即所谓电感线圈对频率越高的交变电流感抗越大，即所谓“通通低频，阻高频低频，阻高频” 低频扼流圈用自感系数较大的线圈低频扼流圈用自感系数较大的线圈，即匝数较多并有即匝数较多并有铁芯的扼流圈来担任铁芯的扼流圈来担任。 高频扼流圈的自感系数要小得多，可以用匝数少且没高频扼流圈的自感

5、系数要小得多，可以用匝数少且没有铁芯的扼流圈来担任有铁芯的扼流圈来担任0tI2感抗的两个决定因素感抗的两个决定因素 一是交变电流的频率一是交变电流的频率 二是自感系数二是自感系数L. L决定于线圈匝数、横截面积，长度，有无铁芯等因素决定于线圈匝数、横截面积，长度，有无铁芯等因素1交变电流“通过”电容器的实质 电容器两极板间是绝缘材料，当电容器接到交流电源上时，自由电荷不会通过两极板间的绝缘体电介质。 在交变电压的作用下，电容器交替进行充电和放电，电路中就有电流了，表现为交变电流“通过”了电容器。其实电流并没有通过电容器，只是通过了电容之外的其它电路部分。二、电容对交变电流的阻碍作用的成因分析二

6、、电容对交变电流的阻碍作用的成因分析2电容器对交变电流有阻碍作用的产生原因 电容器是由两块彼此绝缘的导体构成的，因此直流电不能通过电容器。 交变电流却能通过电容器原因是什么呢？ 原来自由电荷实际上并没有通过电容器的电介质，只不过在交变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器充电，电荷在电容器的极板上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，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，表现为交变电流“通过”了电容器4电容在电路中的作用 交变电流的频率越高，变化就越快，电容器充电时集聚的电荷相对较少，对电荷运动的阻碍作用越小，因此容抗也越小。 同理，电

7、容器的电容越大，容纳电荷的本领越大，充、放电时所受的阻碍越小，容抗也就越小，所以电容有“通交流，隔直流。通高频，阻低频”的作用3决定容抗的两个因素决定容抗的两个因素 交流电的频率f和电容器的电容c三、比较：电阻三、比较：电阻R、感抗、感抗XL、容抗、容抗XC电阻电阻感抗感抗容抗容抗 产生的产生的原因原因 定向移动定向移动的自由电的自由电荷与不动荷与不动的正离子的正离子间的碰撞间的碰撞 由于电感由于电感线圈的自线圈的自感作用阻感作用阻碍电流的碍电流的变化变化 电容器两极板上积累电容器两极板上积累的电荷对向这个方向的电荷对向这个方向定向移动的电荷的反定向移动的电荷的反抗作用抗作用在电路在电路中的特

8、中的特点点 对直流、对直流、交流均有交流均有阻碍作用阻碍作用 只对变化只对变化的电流，的电流，即交变电即交变电流有阻碍流有阻碍作用作用 不能通直流，只能通不能通直流，只能通变化的电流。对直流变化的电流。对直流的阻碍作用无限大，的阻碍作用无限大，对交流的阻碍作用随对交流的阻碍作用随频率的降低而增大频率的降低而增大 电阻电阻 感抗感抗 容抗容抗 决决定定 因因素素 由导体本身由导体本身(长短、长短、粗细、材料粗细、材料)决定，决定，与温度有关与温度有关 由线圈本身由线圈本身的自感系数的自感系数L和交流的和交流的频率频率f决定决定 由电容由电容C的的大小和交流大小和交流的频率的频率f决定决定 电电能

9、能的的转转化化与与做做功功 电流通过电阻做电流通过电阻做功，电能转化为功，电能转化为内能内能 电能和磁场电能和磁场能往复转化能往复转化 电能与电场电能与电场能往复转化能往复转化【温馨提示】 电感线圈、电容器接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能往复转化，所以电感、电容上不会消耗电能。 电流通过电阻时，会产生焦耳热，从而造成电能的损耗。如图，交流电源的电压有效值跟直流电源的电压相等，当将双刀双掷开关接到直流电源上时，灯泡的实际功率为 P1，而将双刀双掷开关接到交流电源上时，灯泡的实际功率为P2。理想线圈电阻不计。则（ ）AP1P2BP1P2CP1P2 D不能比较 电感器对交变电流的阻碍作用 重点

10、题型解析：解析：接在直流电源上，线圈对直流没有阻碍作用，这时通接在直流电源上，线圈对直流没有阻碍作用，这时通过灯泡的电流大，功率大；而当双刀双掷开关接在交流电源过灯泡的电流大，功率大；而当双刀双掷开关接在交流电源上时，线圈对交流有阻碍作用，这时通过灯泡的电流小，功上时，线圈对交流有阻碍作用，这时通过灯泡的电流小，功率小因此，率小因此，P1P2.答案：答案：B如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电的频率增加时，则（ ）A电容器电容增加 B电容器电容减少C电灯变暗 D电灯变亮 电容器对交变电流的阻碍作用 解析：电容器的电容是由电容器本身的特性所决定的，与外加的交流电源的频率无关

11、，故选项A和B错误。 当交流电源的频率增大时，电容器充、放电的步伐加快、电容器的容抗减小，电流增大，白炽灯变亮，故C错误，D正确答案：D 如图所示，电路中完全相同的三只灯泡如图所示，电路中完全相同的三只灯泡a、b、c分分别与电阻别与电阻R、电感、电感L、电容、电容C串联，然后再并联到串联，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交变电压不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发，则发生的现象是（生的现象是（ ）A三灯亮度不变三灯亮度不变 B三灯均变亮三灯均变亮Ca不变、不变、b变

12、亮、变亮、c变暗变暗 Da不变、不变、b变暗、变暗、c变亮变亮 电阻、电感和电容的综合应用 D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c变亮，b变暗又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故a灯亮度不变所以选D.答案：D 电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL；设灯泡两端电压为设灯泡两端电压为UR，则电源电压的有效值为，则电源电压的有效值为UULUR. 因因URIR，电流，电流I减小时，减小时，UR减小因电源电压有效值保减小因电源电压有效值保持不变故持不变故UL(UUR)增大，选项增大，选项B正确正确答案：BC

13、【针对训练】 2.如图甲、乙两电路是电容器的两种不同连接方式，它们各在什么情况下采用？应该怎样选用电容器？解析：交流电路中常包含有直流成分和交流成分，电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”的作用 甲图中的C1串联在电路中，它的作用是“隔直流、通交流”。 为了使交流成分都能顺利地通过，容抗必须较小，应选用电容较大的电容器 乙图中的乙图中的C C2 2并联在电路中。并联在电路中。 如果输入端输入的电流中包含有高频和低频两种如果输入端输入的电流中包含有高频和低频两种交流成分，该电容器的作用是交流成分，该电容器的作用是“通高频、阻低频通高频、阻低频”，即对高频电流起旁路作用，而让需要的

14、低频信号输入即对高频电流起旁路作用，而让需要的低频信号输入到下一级，一般取电容较小的电容器。到下一级，一般取电容较小的电容器。 如果输入的电流是直流和交流两种成分，该电容如果输入的电流是直流和交流两种成分，该电容器的作用是滤去交流成分，把直流成分输入到下一级，器的作用是滤去交流成分，把直流成分输入到下一级，这时要选用电容较大的电容器这时要选用电容较大的电容器 另外，选用电容器还须注意它的耐压值，以防被另外，选用电容器还须注意它的耐压值，以防被击穿击穿【针对训练针对训练3】 如图，如图，“二分频二分频”音箱内有两个不同口径的扬音箱内有两个不同口径的扬声器甲和乙，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分声器甲和乙，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器送来的含别称为高音扬声器和低音扬声器音箱要将扩音器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，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的声音图为音箱的电路简化图，高、低频混合电高