电感器对交变电流的作用、电容器对交变电流的作用 课件(粤教版选修3-2)

1、2022-4-2第四节电感器对交变电流的作用第四节电感器对交变电流的作用第五节电容器对交变电流的作用第五节电容器对交变电流的作用2022-4-2课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.通过实验了解电感对交变电流的阻碍作用，能够通过实验了解电感对交变电流的阻碍作用，能够运用所学知识分析含有电感的简单交变电路运用所学知识分析含有电感的简单交变电路2通过实验了解电容对交变电流的阻碍作用，能够通过实验了解电容对交变电流的阻碍作用，能够分析简单交变电路中电容器的作用分析简单交变电路中电容器的作用3简单了解电感器和电容器在电工和电子技术中的简单了解电感器和电容器在电工和电子技术中的应用应用2022-4-2

2、重点难点：重点难点：1.电感和电容对交变电流的阻碍作用及原因电感和电容对交变电流的阻碍作用及原因2能够利用电感和电容对交变电流的影响分析能够利用电感和电容对交变电流的影响分析交变电流及相关现象交变电流及相关现象2022-4-2第第四四五五节节核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位2022-4-2课前自主学案课前自主学案一、电感器对交变电流的作用一、电感器对交变电流的作用1认识电感器认识电感器电感器由电感器由_一圈紧靠一圈地绕制而成，又一圈紧靠一圈地绕制而成，又被称为被称为_，电感器用字母，电感器用字母“_”及电路符及电路

3、符号号“”表示表示绝缘导线绝缘导线电感线圈电感线圈L2022-4-22电感器对交变电流的作用电感器对交变电流的作用(1)实验探究实验探究图图2412022-4-2将两个规格完全相同的小灯泡，可拆变压器，滑动将两个规格完全相同的小灯泡，可拆变压器，滑动变阻器，双刀双掷开关，学生电源按照如图变阻器，双刀双掷开关，学生电源按照如图241所示的电路图连接起来所示的电路图连接起来从可拆变压器中取出线圈接入电路，由于线圈的从可拆变压器中取出线圈接入电路，由于线圈的电感很小，可看做纯电阻电路，把开关电感很小，可看做纯电阻电路，把开关S先接到直流先接到直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同然后再电源，调节滑

4、动变阻器使两灯泡亮度相同然后再将开关将开关S接到交流电源上，比较两个灯泡的亮度接到交流电源上，比较两个灯泡的亮度实验现象：实验现象：L1和和L2_一样亮一样亮2022-4-2将线圈套入可拆变压器的将线圈套入可拆变压器的U臂端，把开关臂端，把开关S接到接到直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同，直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同，然后再将开关然后再将开关S接到交流电源，比较两个灯泡的亮接到交流电源，比较两个灯泡的亮度度实验现象：实验现象：L1灯较灯较L2灯灯_将可拆变压器的条形铁轭放上后，把开关将可拆变压器的条形铁轭放上后，把开关S接通接通直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同，直流电

5、源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同，然后再将开关然后再将开关S接到交流电源，比较两个灯泡的亮接到交流电源，比较两个灯泡的亮度度实验现象：实验现象：L1灯较灯较L2灯灯_暗一些暗一些很暗很暗2022-4-2(2)实验结论实验结论电感器对恒定电流是电感器对恒定电流是_的，对交变电流有的，对交变电流有_作用，电感线圈的自感系数作用，电感线圈的自感系数_，感，感抗抗_，对交变电流的阻碍作用越明显，对交变电流的阻碍作用越明显(3)感抗感抗定义：电感器对定义：电感器对_的阻碍作用的大小的阻碍作用的大小叫做感抗叫做感抗影响因素：实验表明，感抗与线圈的影响因素：实验表明，感抗与线圈的_和交流电的和交流电的_有

6、关，有关，L、f越越大，感抗也就越大，感抗也就越_导通导通阻碍阻碍越大越大越大越大交变电流交变电流自感系数自感系数L频率频率f大大2022-4-23低频扼流圈和高频扼流圈低频扼流圈和高频扼流圈(1)低频扼流圈：匝数低频扼流圈：匝数_，自感系数，自感系数_，线圈，线圈电阻电阻_，这种线圈对低频交变电流有很大的阻，这种线圈对低频交变电流有很大的阻碍作用，对直流的阻碍作用较小碍作用，对直流的阻碍作用较小作用：作用：“通通_，阻，阻”_(2)高频扼流圈：匝数高频扼流圈：匝数_，自感系数，自感系数_，这，这种线圈对低频交变电流的阻碍作用较小，对高频交种线圈对低频交变电流的阻碍作用较小，对高频交变电流的阻

7、碍作用较大变电流的阻碍作用较大作用：作用：“通通_，阻，阻_”多多大大直流直流交流交流少少小小低频低频高频高频小小2022-4-2二、电容器对交变电流的作用二、电容器对交变电流的作用1电容器仅让交变电流通过电容器仅让交变电流通过将两个规格完全相同的小灯泡，电容器，双刀双掷将两个规格完全相同的小灯泡，电容器，双刀双掷开关，学生电源按照如图开关，学生电源按照如图242所示的电路图连所示的电路图连接起来接起来图图2422022-4-2(1)把开关把开关S接到直流电源上，观察两灯泡的发光情接到直流电源上，观察两灯泡的发光情况况实验现象：实验现象：L1灯灯_，L2灯灯_(2)将开关将开关S接到交流电源上

8、，观察两灯泡的发光情接到交流电源上，观察两灯泡的发光情况况实验现象：两灯泡亮度实验现象：两灯泡亮度_(3)实验结论：实验结论：电容器具有电容器具有“隔隔_、通、通_”的特性的特性不亮不亮亮亮相同相同直流直流交流交流2022-4-2(4)本质解释：将交变电流加到电容器上后，当电源本质解释：将交变电流加到电容器上后，当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上板上_，在电路中形成，在电路中形成_电流；当电源电电流；当电源电压降低时，电容器放电，电容器极板上电荷压降低时，电容器放电，电容器极板上电荷_，电路中形成电路中形成_电流电容器交替进行充电

9、和放电流电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流电电，电路中就有了电流，好像是交流电“通过通过”了电了电容器容器聚集聚集充电充电减少减少放电放电2022-4-22电容器对交变电流的作用电容器对交变电流的作用(1)电容器的特性：电容器的特性：“隔隔_、通、通_”，实验还，实验还证明，交流电的频率越高，电容器对交变电流的阻证明，交流电的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就碍作用就_(2)容抗容抗定义：电容器对交变电流的阻碍作用的大小叫做定义：电容器对交变电流的阻碍作用的大小叫做容抗容抗影响因素：实验表明，容抗与电容器电容的大小影响因素：实验表明，容抗与电容器电容的大小和交流电的和交

10、流电的_有关，电容器电容有关，电容器电容C越越_，交流，交流电的频率电的频率f越越_，容抗越小，容抗越小直流直流交流交流越小越小频率频率大大高高2022-4-23隔直电容器和高频旁路电容器隔直电容器和高频旁路电容器(1)隔直电容器：隔直电容器：“隔隔_，通，通_”(2)高频旁路电容器：高频旁路电容器：“通通_，阻，阻_”实际应用电路如图实际应用电路如图243所示，图中所示，图中“”为电路为电路中的直流成分，中的直流成分，“”为电路中的交流低频成分，为电路中的交流低频成分，“”为电路中的交流高频成分为电路中的交流高频成分直流直流交流交流高频高频低频低频2022-4-2图图2432022-4-2思

11、考感悟：思考感悟：电容器接到交流电源两端时，自由电荷是否真正通电容器接到交流电源两端时，自由电荷是否真正通过了两极板间的绝缘介质？过了两极板间的绝缘介质？提示：提示：电容器接到交流电源的两端时，自由电荷并电容器接到交流电源的两端时，自由电荷并没有通过两极板间的绝缘介质，只是因为加在两极没有通过两极板间的绝缘介质，只是因为加在两极板上电压的大小和正负不断变化时，电容器交替地板上电压的大小和正负不断变化时，电容器交替地进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过通过”了电容器了电容器2022-4-2核心要点突破核心要点突破一、电感、电容对交变电流作

12、用的成因分析一、电感、电容对交变电流作用的成因分析1电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流的阻碍作用交变电流通过线圈时，由于电流时刻在变化，线圈交变电流通过线圈时，由于电流时刻在变化，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的变化，中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的变化，就形成了对交变电流的阻碍作用，因此，感抗的实就形成了对交变电流的阻碍作用，因此，感抗的实质是由线圈的自感现象引起的直流电通过线圈时质是由线圈的自感现象引起的直流电通过线圈时，电流的大小、方向都不变，线圈中不产生自感电，电流的大小、方向都不变，线圈中不产生自感电动势，也就没有感抗动势，也就没有感抗2022-4-22交变电流能

13、够交变电流能够“通过通过”电容器电容器当电容器接到交流电源上时，由于两极板间的电压当电容器接到交流电源上时，由于两极板间的电压变化，电压升高时，电容器极板上的电荷量增加，变化，电压升高时，电容器极板上的电荷量增加，形成充电电流，电压降低时，电容器极板上的电荷形成充电电流，电压降低时，电容器极板上的电荷量减少，形成放电电流，充放电交替进行，电路中量减少，形成放电电流，充放电交替进行，电路中就好像交变电流就好像交变电流“通过通过”了电容器，实际上，自由电了电容器，实际上，自由电荷并没有通过两极板间的绝缘介质荷并没有通过两极板间的绝缘介质2022-4-23电容对交变电流的阻碍作用电容对交变电流的阻碍

14、作用当交变电流当交变电流“通过通过”电容器时，给电容器充电或放电，电容器时，给电容器充电或放电，形成充电或放电电流，在形成电流的过程中，对自形成充电或放电电流，在形成电流的过程中，对自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向移动的时候，电容器两极板上积累的电荷却反定向移动的时候，电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个方向做定向移动，也就是说在给电容抗它们向这个方向做定向移动，也就是说在给电容器充电或放电过程中，在电容器两极形成跟原电压器充电或放电过程中，在电容器两极形成跟原电压相反的电压，这就对电流产生了阻碍作用相反的电压，这就对电流产生了

15、阻碍作用2022-4-2特别提醒：特别提醒：当电容器与直流电源的两极相连接时，当电容器与直流电源的两极相连接时，接通的瞬间因电容器充电产生瞬时电流充电完毕接通的瞬间因电容器充电产生瞬时电流充电完毕后，电容器两极板间电压与电源两极间电压相等，后，电容器两极板间电压与电源两极间电压相等，电路中没有电流电路中没有电流2022-4-2即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1(单选单选)在交流电路中，如果电源电动势的最大值在交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图不变，频率可以改变，在如图244所示电路所示电路a、b两点间逐次将图中的电路元件单独接入，当使交变两点间

16、逐次将图中的电路元件单独接入，当使交变电流频率增加时，可以观察到下列所述的哪种情况电流频率增加时，可以观察到下列所述的哪种情况()图图2442022-4-2AA1读数不变，读数不变，A2增大，增大，A3减小减小BA1读数减小，读数减小，A2不变，不变，A3增大增大CA1读数增大，读数增大，A2不变，不变，A3减小减小DA1、A2、A3的读数均不变的读数均不变解析：解析：选选C.在交流电路中，当频率增加时，容抗减在交流电路中，当频率增加时，容抗减小，感抗增大，而电阻是与频率无关的，在电路中小，感抗增大，而电阻是与频率无关的，在电路中电源的电动势最大值不变，即电源的电动势最大值不变，即a、b间的电

17、压不变，间的电压不变，所以当频率增加时，所以当频率增加时，A1读数增大，读数增大，A2不变，不变，A3读数读数要变小故正确选项为要变小故正确选项为C.2022-4-2二、电阻、感抗、容抗的比较二、电阻、感抗、容抗的比较电阻电阻感抗感抗容抗容抗产产生生的的原原因因定向移动的定向移动的自由电荷与自由电荷与不动的离子不动的离子间的碰撞间的碰撞由于电感线由于电感线圈的自感现圈的自感现象阻碍电流象阻碍电流的变化的变化电容器两极电容器两极板上积累的板上积累的电荷对向这电荷对向这个方向定向个方向定向移动的电荷移动的电荷的反抗作用的反抗作用2022-4-2在电在电路中路中的特的特点点对直流、交流对直流、交流均

18、有阻碍作用均有阻碍作用只对变化只对变化的电流，的电流，如交流有如交流有阻碍作用阻碍作用不能通直流，只不能通直流，只能通变化的电能通变化的电流对直流的阻流对直流的阻碍作用无限大，碍作用无限大，对交流的阻碍作对交流的阻碍作用随频率的降低用随频率的降低而增大而增大决定决定因素因素由导体本身由导体本身(长长短、粗细、材短、粗细、材料料)决定，与温决定，与温度有关度有关由线圈本由线圈本身的自感身的自感系数和交系数和交流的频率流的频率决定决定由电容的大小和由电容的大小和交流的频率决定交流的频率决定电能电能的转的转化与化与做功做功电流通过电阻电流通过电阻做功，电能转做功，电能转化为内能化为内能电能和磁电能和

19、磁场能往复场能往复转化转化电能与电场能往电能与电场能往复转化复转化2022-4-2特别提醒：特别提醒：电感、电容接到交流电源上时，电能与电感、电容接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能往复转化，所以电感、电容上不会磁场能或电场能往复转化，所以电感、电容上不会消耗电能，而电流通过电阻时，必然会产生焦耳热，消耗电能，而电流通过电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能的损耗从而造成电能的损耗2022-4-2即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2(双选双选)(2011年潮州高二检测年潮州高二检测)如图如图245所示的所示的电路中，电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，两端连接

20、的交流电源既含高频交流，又含低频交流，又含低频交流，L是一个是一个25mH的高频扼流圈，的高频扼流圈，C是是一个一个100pF的电容器，的电容器，R是负载电阻，下列说法正确是负载电阻，下列说法正确的是的是()图图2452022-4-2AL的作用是的作用是“通低频，阻高频通低频，阻高频”BC的作用是的作用是“通交流，隔直流通交流，隔直流”CC的作用是的作用是“通高频，阻低频通高频，阻低频”D通过通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远的电流中，低频交流所占的百分比远远小于高频交流所占的百分比小于高频交流所占的百分比2022-4-2解析：解析：选选AC.L是一个自感系数很小的高频扼流圈，是一个自感

21、系数很小的高频扼流圈，其作用是其作用是“通低频，阻高频通低频，阻高频”，A正确；正确；C是一个电是一个电容很小的电容器，在题图示电路中，对高频交流的容很小的电容器，在题图示电路中，对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗，其作用是容抗远小于对低频交流的容抗，其作用是“通高频、通高频、阻低频阻低频”，C正确；因电路中无直流电流，正确；因电路中无直流电流，B错误；错误；由于由于L对高频交流的阻碍作用和对高频交流的阻碍作用和C对高频交流的旁对高频交流的旁路作用，使得通过路作用，使得通过R的电流中，低频交流所占的百的电流中，低频交流所占的百分比远大于高频交流的百分比分比远大于高频交流的百分比，D错误错误

22、2022-4-2课堂互动讲练课堂互动讲练电感对电流的阻碍作用电感对电流的阻碍作用(双选双选)在图在图246所示电路中，所示电路中，L为电感线圈，为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压流电源的电压u220sin100tV若保持电压的有若保持电压的有效值不变，只将电源的频率改为效值不变，只将电源的频率改为100Hz，下列说法，下列说法正确的有正确的有()A电流表示数增大电流表示数增大B电压表示数增大电压表示数增大C灯泡变暗灯泡变暗D灯泡变亮灯泡变亮22022-4-2图图2462022-4-2【思路点拨思路点拨】由于题目中所

23、给的电源原来的由于题目中所给的电源原来的频率为频率为50Hz，后来变为，后来变为100Hz，实质是交变电流，实质是交变电流的频率增大，则电感器的感抗也增大，再由闭合电的频率增大，则电感器的感抗也增大，再由闭合电路的欧姆定律即可解决问题路的欧姆定律即可解决问题2022-4-22022-4-2电压表与电感器并联，其示数为电感器两端的电压电压表与电感器并联，其示数为电感器两端的电压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，则电源电压的有效值为为UULUR.因因URIR，故电流，故电流I减小时，减小时，UR减小，减小，而电源电压有效值保持不变，故而电源电压有效值保持不变，故UL

24、UUR增大，增大，选项选项B正确，故正确选项为正确，故正确选项为B、C.【答案答案】BC【方法总结方法总结】(1)电感线圈的感抗与线圈的自感系电感线圈的感抗与线圈的自感系数有关，自感系数越大，感抗越大数有关，自感系数越大，感抗越大(2)线圈的自感线圈的自感系数与线圈的大小、形状、圈数以及有无铁芯有关，系数与线圈的大小、形状、圈数以及有无铁芯有关，有铁芯时自感系数更大有铁芯时自感系数更大2022-4-2电容对电流的阻碍作用电容对电流的阻碍作用(单选单选)有两个电容器的电容分别为有两个电容器的电容分别为C15F，C23F，分别加在峰值一定的交变电源上下，分别加在峰值一定的交变电源上下列哪种情况列哪

25、种情况“通过通过”电容器的电流强度最电容器的电流强度最大大()A在在C1上所加交变电流的频率为上所加交变电流的频率为50HzB在在C2上所加交变电流的频率为上所加交变电流的频率为50HzC在在C1上所加交变电流的频率为上所加交变电流的频率为60HzD在在C2上所加交变电流的频率为上所加交变电流的频率为60Hz2022-4-2【精讲精析精讲精析】电容器容抗与电容和交流电频率均电容器容抗与电容和交流电频率均成反比，在本题中电容和频率越大，容抗越小，电成反比，在本题中电容和频率越大，容抗越小，电流越大，也可由容抗公式流越大，也可由容抗公式XC可得可得f与与C的乘积的乘积越大，电流越大，所以越大，电流

26、越大，所以C正确正确【答案答案】C2022-4-2电阻、电感器、电容器对电流阻碍作用电阻、电感器、电容器对电流阻碍作用图图2472022-4-2(单选单选)(2011年哈师大附中高二检测年哈师大附中高二检测)如图如图247所所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯1变亮，灯变亮，灯2变暗，灯变暗，灯3不变，则不变，则M、N、L中所接元件中所接元件可能是可能是()AM为电阻，为电阻，N为电容器，为电容器，L为电感线圈为电感线圈BM为电感线圈，为电感线圈，N为电容器

27、，为电容器，L为电阻为电阻CM为电容器，为电容器，N为电感线圈，为电感线圈，L为电阻为电阻DM为电阻，为电阻，N为电感线圈，为电感线圈，L为电容器为电容器2022-4-2【思路点拨思路点拨】解答本题应把握以下两点：解答本题应把握以下两点：(1)电阻不随交变电流频率的变化而改变电阻不随交变电流频率的变化而改变(2)交变电流频率增加，感抗增大而容抗减小交变电流频率增加，感抗增大而容抗减小【自主解答自主解答】当交变电流的频率增大时，线圈的当交变电流的频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，由灯感抗变大，电容器的容抗变小，由灯1变亮，灯变亮，灯2变变暗可知暗可知M为电容器，为电容器，N为电感线圈，而电阻与交变为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故电流的频率无关，故L为电阻，为电阻，C正确正确2022-4-2【答案答案】C【方法总结方法总结】(1)电感对交变电流的阻碍作用的电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗来表示线圈的自感系数越大，交变大小用感抗来表示线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就电流的频率越高