导学案：探究电阻电感和电容的作用

探究电阻、电感和电容的作用导学案[学习目标定位]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。能理解电感器、电容器对交变电流形成阻碍作用的原因。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。1．线圈的长度越长，线圈的横截面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数越大，线圈有铁心比无铁心时自感系数大得多。2．平行板电容器的电容决定式C＝eq\f(εS,4πkd)，电容的定义式C＝eq\f(Q,U)。3．由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。一、电阻器对交变电流的作用电阻器对交变电流的阻碍作用跟对直流的阻碍作用相同。二、电感器对交变电流的作用1．电感器能让交变电流通过，但对交变电流有阻碍作用。2．电感器的电感量越大，通过的交变电流频率越高，阻碍作用越大。三、电容器对交变电流的作用1．电容器能让交变电流通过，但对交变电流有阻碍作用。2．电容器的电容量越大，通过的交变电流频率越高，阻碍作用越小。一、电阻器对交变电流的作用[问题设计]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？答案B比A更亮些，这说明电阻器对交流电有阻碍作用。图1(2)把开关S扳向直流电源和交流电源，比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。[要点提炼]1．电阻器对交变电流和直流电的阻碍作用是相同的。2．在交流电路中，电阻定律和欧姆定律都成立。二、电感器对交变电流的作用[问题设计]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(1)对比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？答案(1)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)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．电感器的感抗是由变化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．电感器对交流电的阻碍作用的大小用感抗XL表示，XL＝2πfL。所以感抗的两个决定因素：(1)电感器的电感量(自感系数)；(2)交变电流的频率。3．电感器在电路中的作用(1)通直流，阻交流；(2)通低频，阻高频。三、电容器对交变电流的作用[问题设计]如图3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3(1)分析电容器能通交流的原因。(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？(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(1)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)灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用。(3)电容变大时，灯泡变亮；频率增大时，灯泡变亮。[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＝eq\f(1,2πfC)，所以决定容抗的两个因素：电容器的电容量和交变电流的频率。4．电容器在电路中的作用：通交流，阻直流，通高频，阻低频。一、对感抗的理解例1如图4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4A．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，灯变暗解析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。答案AC二、对容抗的理解例2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，灯泡变暗图5D．使交变电流频率减小，灯泡变暗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220V、50Hz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60Hz，则发生的现象是()图6A．