【创新设计】2015-2016学年高中物理5.4电感和电容对交变电流的影响学案新人教版选修3-2要素.doc

电感和电容对交变电流的影响 [目标定位]　1.通过实验了解电容、电感对交变电流的阻碍，能够分析简单电路中的电容、电感的作用.2.知道感抗、容抗，了解感抗、容抗与哪些因素有关. 一、电感器对交变电流的阻碍作用 1．感抗：电感器对交变电流阻碍作用的大小． 2．影响因素：线圈的自感系数越大，交流的频率越高，感抗越大． 3．感抗的应用 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 通直流、阻交流 通直流、通低频、阻高频 二、交变电流能够通过电容器 当电容器接到交流电源的两端时，实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质．当电压升高时，电容器充电，电荷向电容器的极板上聚集，在电路中，形成充电电流；当电压降低时，电容器放电，电荷从极板上退出，形成放电电流 .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“通过”了电容器． 三、电容器对交变电流的阻碍作用 1．容抗：电容器对交变电流阻碍作用的大小． 2．影响因素：电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小． 3．作用：“通交流，隔直流；通高频，阻低频”. 一、理解电感器对交变电流的阻碍作用 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“通直流，通低频，阻高频”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“通直流，阻交流”的作用． 例1　关于电子电路中的扼流圈，下列说法正确的是(　　) A．扼流圈是利用电感线圈对交流的阻碍作用来工作的 B．高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频交流通过 C．低频扼流圈的作用是不仅要阻碍高频交流通过，还要阻碍低频交流通过 D．高频扼流圈的电感比低频扼流圈的电感大 解析　扼流圈是利用变化的电流通过线圈时，感应出感应电动势，从而来阻碍电流的变化的，故A正确；高频扼流圈是“通低频，阻高频”，故B正确；低频扼流圈是“阻高频、阻低频、通直流”，故C正确；高频扼流圈比低频扼流圈自感系数小，故D错． 答案　ABC 二、理解电容器对交变电流的阻碍作用 电容器对交流电的阻碍作用概括为“通交流、隔直流；通高频，阻低频”． 例2　如图1甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“～～～”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“—”表示．关于两图中负载电阻R上得到的电流特征是(　　) 图1 A．图甲中R得到的是交流成分 B．图甲中R得到的是直流成分 C．图乙中R得到的是低频成分 D．图乙中R得到的是高频成分 解析　当交变电流加在电容器上时，有“通交流，隔直流，通高频、阻低频”的特性，甲图中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A正确，B错误；乙图中电容器能通过交流高频成分，阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误． 答案　AC 针对训练　如图2所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是(　　) 图2 A．等于220 V B．大于220 V C．小于220 V D．等于零 答案　C 解析　虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，C正确． 三、电阻、感抗、容抗的作用及区别 1．容抗的大小除了与电容自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关．若用XC表示容抗，则XC＝. 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，若用XL表示感抗，则XL＝2πfL. 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． 图3 例3　在频率为f的交变电流电路中，如图3所示，当开关S分别接通R、C、L支路时，通过各支路的电流有效值相等．若将交变电流的频率提高到2f，维持其他条件不变，则下列几种说法不正确的是(　　) A．通过R的电流有效值不变 B．通过C的电流有效值变大 C．通过L的电流有效值变小 D．流过R、C、L的电流有效值都不变 解析　交变电流的频率变大时，电阻R对交流的阻碍作用不变，电容C对交流的阻碍作用减小，电感L对交流的阻碍作用变大，故A、B、C说法正确，D说法错误． 答案　D 感抗及其应用 1．如图4所示的电路中，L为电感线圈，L′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u＝220sin (100πt) V．若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法中正确的是(　　) 图4 A．电流表示数增大　　　　 B．电压表示数减小 C．灯泡变暗 D．灯泡变亮 答案　C 解析　由u＝220