2018年河北省邢台市高中物理 第五章 交变电流 5.3 电感和电容对交变电流的影响（一）学案（无答案）新人教版选修3-2.docVIP

5.3 电感和电容对交变电流的影响 【学习目标】 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． 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？ [要点提炼] 1．感抗： 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 ，交流的频率越 ，感抗越大． 3．注意：电感器的感抗是由 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． 4．扼流圈是利用 对交变电流的阻碍作用制成的电感线圈． (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 流，通 频、阻 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 流，阻 流”的作用． 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？ [要点提炼] 1．容抗： 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 ，交流的频率越 ，容抗越小． 3．注意：电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器． 4．电容器在电路中的作用：通 流，阻 流，通 频，阻 频. 三、电阻、感抗、容抗的对比 1．容抗的大小除了与电容自身的性质有关，还与交变电流的频率有关．频率越高，容抗越 (填“大”或“小”)． 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，频率越高，感抗越 (填“大”或“小”)． 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． 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 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 三、电阻、感抗、容抗的对比 例3 如图5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220 V、50 Hz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60 Hz，则发生的现象是( ) 图5 A．三灯亮度不变 B．三灯均变亮 C．L1不变、L2变亮、L3变暗 D．L1不变、L2变暗、L3变亮 四、电感器、电容器在电路中的应用 例4 在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分，又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输送到再下 一级，可以采用如图6所示电路，其中a、b应选择的元件是 ( ) 图6 A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈 B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈 C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈 D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈 1.(对感抗的理解)在如图7所示的电路中，L为电感线圈，R为灯泡的电阻值，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，下列说法正确的是( ) 图7 A．电流表示数增大 B．电压表示数增大 C．灯泡变暗 D．灯泡变亮 2．(对容抗的理解)如图8所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电源