5.3电感和电容对交变电流的影响学案(人教版选修3-2)论述.doc

学案3　电感和电容对交变电流的影响 [学习目标定位] 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． 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，线圈有铁芯比无铁芯时自感系数大得多． 2．平行板电容器的电容决定式C＝eq \f(εrS,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、电感器对交变电流的阻碍作用 1．感抗：电感器对交变电流的阻碍作用的大小． 2．影响感抗的因素：线圈的自感系数越大，交流的频率越高，感抗越大． 3．扼流圈是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的电感线圈． (1)低频扼流圈，“通直流，阻交流”． (2)高频扼流圈，??通直流，通低频，阻高频．” 二、交变电流能够通过电容器 电容器接到交流电源两端时，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：电容器对交变电流的阻碍作用的大小． 2．影响容抗的因素：电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小. 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． 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？ (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．感抗的两个决定因素： (1)线圈的自感系数； (2)交变电流的频率． 3．电感线圈在电路中的作用 (1)通直流，阻交流； (2)通低频，阻高频． 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． (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．决定容抗的两个因素： 电容器的电容和交流电的频率． 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3 A．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 (　　) 图4 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 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