2018-19学年高中物理第二章交变电流4电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用课件.pptx

4 电容器在交流电路中的作用 电感器在交流电路中的作用,第二章 交变电流,学习目标,知识探究,典例精析,达标检测,1.通过演示实验，了解电容器和电感器对交变电流的阻碍和导通作用. 2.知道容抗和感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、电容器对交变电流的作用,如图1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.,知识探究,导学探究,图1,图1,答案,(1)观察灯泡的发光情况，并分析原因.,答案 甲图中的灯泡不亮，乙图中的灯泡亮.甲图中的电源是直流电源，电容器在电路中是断路，电路中没有电流，灯泡不亮.乙图中的电源是交流电源，把交流电源接到电容器两个极板上后，电容器反复进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流“通过”了电容器，灯泡就亮了，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.,图1,答案,(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？,答案 灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流也有阻碍作用.,答案,(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？说明了什么？,答案 电容变大时，灯泡变亮；频率增大时，灯泡变亮.电容器的电容和交变电流的频率都对电容器对交变电流的阻碍作用有影响.,图1,电容器的作用： (1)电容器接到交流电源两端时，交替地进行 和 ，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器. (2)电容器在电路中的作用：通 流，阻 流；通 频，阻 频. (3)电容器的电容越 ，交流的频率越 ，电容器对交变电流的阻碍作用越 .,知识梳理,充电,答案,放电,交,直,高,低,大,高,小,(多选)如图2甲、乙所示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，下列判断正确的是 ( ),即学即用,解析答案,图2,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,二、电感器对交变电流的作用,如图3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,导学探究,图3,(1)对比两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？,答案 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.,答案,(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 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.,电感器的作用： (1)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.是表征 对交变电流的阻碍作用的大小的物理量. (2)线圈的自感系数越 ，交流的频率越 ，电感线圈对交变电流的阻碍作用越 . (3)电感线圈在电路中的作用：通 流，阻 流；通 频，阻 频.,知识梳理,变化,电感器,答案,大,高,大,直,交,低,高,(多选)如图4所示，输入端ab的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中正确的是(L的直流电阻不为零)( ) A.直流成分只能从L通过 B.交流成分只能从R通过 C.通过R的既有直流成分又有交流成分 D.通过L的直流成分比通过R的直流成分要大,解析答案,即学即用,图4,返回,解析 由于线圈L的直流电阻不为零，所以有直流通过R，而线圈对交流有阻碍作用，因此也有交流成分通过R，B错，C正确； 由于R对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过线圈L，A错； 因为线圈的直流电阻一般都很小，所以通过线圈L的直流成分比通过R的要大，D正确. 答案 CD,返回,例1 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 ( ),一、对容抗的理解,典例精析,解析答案,图5,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,例2 如图6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( ),二、对感抗的理解,图6,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，并且有铁芯时感抗更大，故铁芯抽出时灯变亮.,AC,解析答案,例3 如图7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( ),三、电阻、感抗、容抗的对比,解析答案,图7,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,返回,解析 当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此L3变亮，L2变暗.又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故L1亮度不变，所以选D. 答案 D,返回,1. (多选)在如图8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u220 2 sin (100t) 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( ),达标检测,1,2,3,解析答案,图8,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,解析 由u220 2 sin (100t) V，可得电源原来的频率f 2 100 2 Hz50 Hz，当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大，在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误； 灯泡的电阻值R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(PI2R)减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误； 电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL，设灯泡两端电压为UR，则电源电压的有效值为UULUR，因URIR，故电流I减小时，UR减小，因电源电压的有效值保持不变，故ULUUR增大，选项B正确. 答案 BC,1,2,3,解析答案,2.如图9所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增大时 ( ),1,2,3,解析 电容器的电容是由电容器本身的特性决定的，与外加的交流电源的频率无关，选项A、B错误. 当交流电源的频率增大时，电容器充、放电的速度加快，电容器的容抗减小，电流增大，灯变亮，故选项D正确，C错误.,D,图9,A.电容器电容增大 B.电容器电容减小 C.灯变暗 D.灯变亮,3.如图10所示，三个灯泡相同，而且足够耐压，电源内阻忽略.单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时( ),1,2,3,图10,解析答案,A.三个灯亮度相同 B.甲灯最亮，丙灯不亮 C.甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮 D.只有丙