2016-2017学年高中物理 第2章 交变电流 第4、5节 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

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 1 (多 选 )一矩形 线 圈在匀 强 磁 场 中匀速 转动时 ， 产 生的交 变 电动势 的 图 象如下 图 所示， 则 ( ) 课 前 自主学 习 A交 变电 流的 频 率是 4 Hz B当 t 0时 ， 线 圈平面与磁感 线 垂直 C当 t s时 ， e有最大 值 D交流 电 的周期是 2 s 【 答案 】 BD 【 解析 】 由 图 ，交 变电 流周期 为 2 s， 频 率 为 周期的倒数， A错 误 ， D正确；感 应电动势为 零 时 ， 线 圈 处 于中性面上， B对 ；由 图 ， t s时 ，感 应电动势为 零， C错误 2关于交流 电 的有效 值 U和最大 值 Um，下列 说 法中正确的是 ( ) 【 答案 】 B 3将阻 值为 5 的 电 阻接到内阻不 计 的交流 电 源上， 电 源 电 动势 随 时间变 化的 规 律如下 图 所示下列 说 法正确的是 ( ) 【 答案 】 C 一、在直流电路中 1当 电 流通 过电 阻 时 ， 电 阻 对电 流有阻碍作用，用公式 表式 为 _ 2当 电 路中存在 电 容器 时 ，在开关 闭 合的瞬 间 先是 对电 容 器充 电 ，当 电 路 稳 定 时 ， 电 流 _通 过电 容器而 继续 流 动 3当 电 路中存在 线 圈 时 ，当通 电 或断 电时 存在 _现 象，当 电 路 稳 定 时 ， 线 圈起的作用和 电 阻相同 不能 电 磁感 应 二、电感对交变电流的作用 1 实验 探究：如下 图 所示，把 线 圈 L与白 炽 灯串 联 起来，先 接在直流 电 源上，后接在交流 电 源上， 让 两个 电压 的有效 值 相等， 观 察灯泡的亮度 2 实验现 象：接通直流 电 源 时 ，灯泡 _；接通交流 电 源 时 ，灯泡 _ 3 实验结论 ： 电 感 线 圈 对 交 变电 流有 _， 电 感 对 交 变电 流的阻碍作用的大小用 _表示， 线 圈的 _越大，交 变电 流的 _越高，阻碍作用越大 ，感抗也就越大 发 光 亮度 变 暗 阻碍作用 感抗 自感系数 频 率 4扼流圈是 电 子技 术 中常 见 的 电 子元件，分 为 两种：一种是 线 圈 绕 在 铁 芯上，它的自感系数 较 _，感抗 较 大，叫做 _扼流圈，它的作用是 _另一种 线 圈 绕 在 铁 氧体磁芯上或空心，它的自感系数 较 _，感抗 较 小，叫做 _扼流圈，它的作用是 _ 大 低 频 通直流、阻交流 小 高 频 通低 频 、阻高 频 三、电容器对交变电流的作用 1 实验 探究：如下 图 所示，把白 炽 灯和 电 容器串 联 起来，然 后分 别 接在直流 电 源上和交流 电 源上， 调 整两个 电 源的有效 值 相等， 观 察灯泡的 发 光情况 2 实验现 象：接通直流 电 源，灯泡不亮，接通交流 电 源 时 ， 灯泡 _，但和没有 电 容器接入 时 相比 _ 3 实验结论 ：交 变电 流能 够 “_”电 容器， 电 容器 对 交 变电 流有 _作用 4某一装置 输 出的 电 流既有交流成分，又有直流成分，可以 使交流成分通 过 ，而阻止直流成分通 过 的 电 容器叫做隔直 电 容器；当既有高 频 成分又有低 频 成分 时 ，在下 级电 路的 输 入 端并 联 一个 电 容器，高 频 成分就通 过电 容器，而使低 频 成分 输 入到下一 级 ， 这 种 电 容器叫高 频 旁路 电 容器 发 光 较 暗 通 过 阻碍 5 电 容器 对 交 变电 流的阻碍作用用 _表示 电 容器的 电 容越 _， 电 容器 对 交 变电 流的阻碍作用就越小，也就是 说 ， 电 容器的 _就越小， 电 容器在交流 电 路中起的作用 是通交流，隔直流， _. 容抗 大 容抗 通高 频 、阻低 频 四、隔直电容器和高频旁路电容器 1甲 图为 _电 容器，作用是 “通 _、隔 _” 2乙 图为 _电 容器，作用是 “通 _、阻 _” 甲 乙 隔直 交流 直流 高 频 旁路 高 频 低 频 电 阻、 电 容器、 电 感器在直流 电 路、交流 电 路中的作用有何 不同？ 电 阻在 电 路中 对电 流有阻碍作用且 对 直流、交流、高 频 、低 频 的阻碍作用都相同； 电 感器 对 直流的阻碍作用很小， 对 交 流 电 的阻碍作用随 频 率的升高而增大， 电 容器不能通 过 直流 电 ， 对 交流 电 的阻碍作用随 频 率的升高而减小 课 堂 优 化整合 作用 电 阻 感抗 容抗 产 生 的 原 因 定向移 动 的 自由 电 荷 与不 动 的 离子 间 的 碰撞 由于 电 感 线 圈 的自感 现 象 阻碍 电 流的 变 化 电 容器两极板上 积 累 的 电 荷 对这 个方向 定向移 动 的 电 荷的 反抗作用 作用 电 阻 感抗 容抗 在 电 路 中的 特点 对 直流、交流 都有阻碍作 用 只 对变 化的 电 流有阻碍作用 ，如果 电 流 不 变 ， 则 相 当于一个 电 阻起的作用 不能通直流，只能 通 变 化的 电 流 ， 对 直流的阻 碍作用无限大， 对 交流的阻碍 作用随着 频 率 的增加而降低 决定 因素 由 导 体本身 (长 短、粗 细 、材料，与 温度有关 ) 决定 由 导 体本身的自 感系数和交流 电 的 频 率决 定 由 电 容的大小和交 流 电 的 频 率决 定 电 能的 转 化 和做 功 电 流通 过电 阻做功， 电 能 转 化 为 内能 电 能和磁 场 能 的往复 转 化 电 能和 电场 能的 往复 转 化 【 特别提醒 】 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 如 图 所示，甲、乙是 规 格相同的灯泡，接 线 柱 a 、 b接 电压为 u的直流 电 源 时 ，无 论电 源的正极接哪一个接 线 柱，甲灯均能正常 发 光，乙灯完全不亮当 a、 b接 电压 的有 效 值为 u的交流 电 源 时 ，甲灯 发 出微弱的光，乙灯能正常 发 光， 则 下列判断正确的是 ( ) 例 1 A与甲灯串 联 的元件 x是 电 容器，与乙灯串 联 的元件 y是 电 感器 B与甲灯串 联 的元件 x是 电 感器，与乙灯串 联 的元件 y是 电 容器 C与甲灯串 联 的元件 x是二极管，与乙灯串 联 的元件 y是 电 容 器 D与甲灯串 联 的元件 x是 电 感器，与乙灯串 联 的元件 y是二极 管 解析： 由 a、 b接直流 时 的 现 象可知，元件 x“通直流 ”，元件 y“隔 直流 ”，由 a、 b接交流 电 源 时 的 现 象可知，元件 x“阻交流 ”， 元件 y“通交流 ”，根据 电 容器和 电 感 线 圈的特点，元件 x是 电 感 线 圈，元件 y是 电 容器， 选项 B正确 答案： B 1如 图 所示， 线 圈的自感系数 L和 电 容器的 电 容 C都很小 (如 L 1 mH， C 200 pF)，此 电 路的重要作用是 ( ) A阻直流通交流， 输 出交流 B阻交流通直流， 输 出直流 C阻低 频 通高 频 ， 输 出高 频 交流 D阻高 频 通低 频 ， 输 出低 频 交流和直流 【 答案 】 D 【 解析 】 因 线 圈自感系数 L很小，所以 对 低 频 成分的阻碍作用很小 ， 这样 直流和低 频 成分能 顺 利通 过线 圈 电 容器并 联 在 电 路 中，起旁路作用，因 电 容 C很小， 对 低 频 成分的阻碍作用很大 ，而 对 部分通 过线 圈的高 频 成分阻碍作用很小，被它旁路， 最 终输 出的是低 频 交流和直流 1 电 容器的 应 用 (1)隔直 电 容器，如 图 甲，作用是 “通交流、隔直流 ”，因 为 直 流 电 不能通 过电 容器，交流 电 能 “通 过 ”电 容器起 这样 作用 的 电 容器 电 容要大些 甲 乙 (2)高 频 旁路 电 容器，如 图 乙，作用是 “通高 频 ，阻低 频 ”，因 为对 不同 频 率的交流 电 ， 频 率越高，容抗越小， 频 率越低， 容抗越大，即 电 容 对 低 频 交 变电 流阻碍作用大 对 高 频 交 变 电 流阻碍作用小，起 这样 作用的 电 容器 电 容要小些 2 电 感器的 应 用 (1)低 频 扼流圈：可起到 “通直流、阻交流 ”的作用 (2)高 频 扼流圈：可起到 “通直流、通低 频 ，阻高 频 ”的作用 3 电 感和 电 容的 组 合 应 用 根据 电 感、 电 容 对 交 变电 流阻碍作用的特点，可以将两者 结 合到一起来完成一定的任 务 (1)如果将 电 容与 负载 并 联 ，然后与 电 感串 联 ，就能更好地起 到 滤 掉 电 流中交流成分或高 频 成分的作用，如 图 (2)如果将 电 感与 负载 并 联 ，然后与 电 容串 联 ，就能更好地起 到 滤 掉 电 流中直流成分和低 频 成分的作用，如 图 在收音机 线 路中， 经 天 线 接收到的 电 信号既有 高 频 成分又有低 频 成分， 经 放大后送 给 下一 级 ，需要把低 频 成分和高 频 成分分开，只 让 低 频 成分 输 入 给 下一 级 ，我 们 采 用了如下 图 装置 电 路，其中代号 a、 b应选择 的元件是 ( ) 例 2 A a是 电 容 较 大的 电 容器， b是低 频 扼流 线 圈 B a是 电 容 较 大的 电 容器， b是高 频 扼流 线 圈 C a是 电 容 较 小的 电 容器， b是高 频 扼流 线 圈 D a是 电 容 较 小的 电 容器， b是低 频 扼流 线 圈 解析： 电 容器具有通高 频 、阻低 频 作用， 这样 的 电 容器 电 容 应 较 小，故 a处 是 电 容 较 小的 电 容器 电 感 线 圈在 该电 路中要 求做到 “通低 频 、阻高 频 ”，所以 b处应 接一个高 频 扼流 线 圈 答案： C 2在 电 子技 术 中，从某一装置 输 出的 电 流既要有高 频 成分又 要有低 频 成分，如果只需要把低 频 成分 输 送