高中物理 第3章 交变电流 第3节 交流电路中的电容和电感课件 鲁科版选修32.ppt

第3节交流电路中的电容和电感 记学习目标 1 通过实验了解电感对交变电流的阻碍作用 知道感抗与哪些因素有关 2 通过实验了解电容对交变电流的阻碍作用 能够理解交变电流能 通过 电容器 并知道容抗与哪些因素有关 3 使学生亲身经历实验过程 观察实验现象和领会实验方法 并由此培养学生的归纳总结能力 交流和合作意识 团结精神 学基础导学 实验电路如图所示 将双刀双掷开关s分别接到电压相等的直流电源和交流电源上 观察灯泡的亮暗 三灯泡相同 一 电容 电感对直流和交流的影响 实验现象 实验表明 电阻器对直流和交流的影响是 的 电容器不能让 通过却能让 通过 但对交流有一定的 既能让直流通过也能让交流通过 但对交流有一定的 作用 相同 直流 交流 阻碍 线圈 阻碍 1 容抗 电容器对交流的 作用 2 影响容抗的因素 电容器的 和交变电流的 电容 频率 容抗越小 3 实际应用隔直电容器 旁路电容器 二 电容器的容抗及其应用 阻碍 电容 频率 越大 越高 隔直流通交流 通高频阻低频 1 感抗 电感对交流的 作用 2 影响感抗的因素 电感器的 和交变电流的 自感系数 交变电流的 越高 感抗 3 实际应用低频扼流圈 阻交流通直流 高频扼流圈 阻高频通低频 三 电感器的感抗及其应用 阻碍 自感系数 频率 越大 频率 越大 悟名师指点 1 交变电流能 通过 电容器的实质当把交变电源接到电容器的两个极板上时 随着电源电压的升高 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 原来极板上聚集的电荷又放出 在电路中形成放电电流 在交变电源的一个周期内 电容器交替进行充电 放电 反向充电 反向放电 这样随着时间的推移 电路中就产生了持续不断的交变电流 一 电容器对交流电的作用 2 电容器对交变电流产生阻碍作用的实质当交变电流 通过 电容器时 给电容器充电或放电 形成充电或放电电流 在形成电流的过程中 对自由电荷来说 当电源的电压推动它们向某一方向做定向移动的时候 电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个方向做定向移动 也就是说在电容器充电与放电过程中 在电容器两极形成跟原电压相反的电压 这就对电流产生了阻碍作用 即容抗 将电容器的两极接在交变电源两端时 电路中能产生持续的电流 这是由于电容器不断地交替产生充电与放电电流 但电路中的自由电荷并没有跨过电容器两极间的电介质从一个极板到达另一极板 1 对电容器能通交变电流的原因 下列说法正确的是 a 当电容器接到交流电源上时 因为有自由电荷通过电容器 电路中才有交变电流b 当电容器接到交流电源上时 电容器交替进行充电和放电 电路中才有交变电流c 在有电容器的交流电路中 没有电荷定向移动d 在有电容器的交流电路中 没有电荷通过电容器 解析 电容器实质上是通过反复充 放电来实现通电的 并无电荷流过电容器 答案 bd 1 电感对交变电流阻碍作用的实质交变电流通过线圈时 电流的大小和方向都不断变化 线圈中就必然会产生自感电动势 自感电动势的作用就是阻碍引起自感电动势的电流的变化 这样就形成了对交变电流的阻碍作用 直流电通过线圈时 电流的大小 方向都不变 线圈中不产生自感电动势 也就没有感抗 二 电感对交流的作用 3 感抗的应用 2 电感对交变电流影响的以下说法中 正确的是 a 电感对交变电流有阻碍作用b 电感对交变电流阻碍作用越大 感抗就越小c 电感具有 通交流 阻直流 通高频 阻低频 的性质d 线圈的自感系数越大 交变电流的频率越高 电感对交变电流的阻碍作用就越大 解析 电感对交变电流有阻碍作用 且频率越高阻碍作用越大 线圈自感系数越大 对相同频率的交变电流阻碍作用越大 故a d正确 电感有 通直流 阻交流 通低频 阻高频 的特点 故c错 答案 ad 三 电阻 容抗 感抗的区别 3 如图所示 把电阻 电感器 电容器并联接到某一交流电源上 三个电流表的示数相同 若保持电源电压不变 而将频率升高 则三个电流表的示数i1 i2 i3的大小关系是 a i1 i2 i3b i1 i2 i3c i2 i1 i3d i3 i1 i2 解析 原来三个电流表的示数相同 说明三个支路中的电阻 感抗 容抗相等 当交变电流的频率升高时 电阻的阻值不变 而感抗增大 容抗减小 因此i1不变 i2减小 i3增大 即有i3 i1 i2 故选项d正确 答案 d 讲典例精析 如图所示 白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端 当交变电源的频率增加时 a 电容器电容增加b 电容器电容减小c 电灯变暗d 电灯变亮思路点拨 本题考查电容器对交变电流的阻碍作用 解题的关键是确定出频率增加时 容抗如何变化 电容器对交变电流的阻碍作用 解析 容器的电容是由电容器本身的特性所决定的 与外加的交变电源的频率无关 选项a和b是错误的 当交变电源的频率增加时 电容器充放电的速度加快 电容器的容抗减小 电流增大 电灯变亮 选项c错d对 答案 d因交变电流频率增大时 电容器充放电频率也增大 使回路通电电流变大 电容的容抗减小 1 1 如图所示 甲 乙两图中用交流电源 丙 丁两图中用直流电源 各电路图中灯泡 电容器 电压表示数都相同 则下列说法正确的是 a 灯l1比灯l2亮b 灯l3也能发光 但亮度最暗c 灯l2和l4亮度相同d 灯l4比灯l1亮 解析 电压表示数相同 说明交流电的有效值相同 甲图中电容器与灯l1串联 电容器对电流有阻碍作用 乙图中电容器与灯l2并联 交变电流全部通过灯l2 丙图中电容器与灯l3串联且是直流电源 电容器隔直通交 所以没有电流流过灯l3 灯l3不亮 丁图中电容器与灯l4并联 电流全部流过灯l4 综合以上分析 c d两项正确 答案 cd 电感对交变电流的阻碍作用 答案 bc 当交变电流通过线圈时 线圈中就要产生自感电动势 而自感电动势总是阻碍电流的变化 这种阻碍作用与交变电流的频率有关 频率越高 阻碍作用越大 2 1 如图所示交流电源的电压有效值跟直流电源的电压相等 当将双刀双掷开关接到直流电源上时 灯泡的实际功率为p1 而将双刀双掷开关接在交流电源上时 灯泡的实际功率为p2 则 a p1 p2b p1 p2c p1 p2d 不能比较 解析 由于电感对交变电流的阻碍 开关接在交流电源上时通过灯泡的电流较小一些 故p2 p1 答案 b 试综合应用 如图所示 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220v 50hz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60hz 则发生的现象是 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 电阻容抗感抗的应用 思路点拨 解答本题应把握以下两点 1 交变电压不变 有效值不变 2 频率增加 电阻不变而感抗增加 容抗减小 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 而电阻不变化 故l1亮度不变 答案 d r l c对交变电流的影响 1 l对直流起 短路 作用 对交变电流起阻碍作用 2 c对直流 断路 对交变电流有旁路分流作用 3 电阻对直流 交变电流都有阻碍作用 它与交变电流的频率无关 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处放电容较小的电容器 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 练随堂演练 1 关于电感对交变电流的影响 下列说法正确的是 a 电感不能通过直流电流 只能通过交流电流b 电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同c 同一只电感线圈对频率低的交变电流的阻碍作用较小d 同一只电感线圈对频率高的交变电流的阻碍作用较大解析 电感线圈的感抗跟交流电的频率成正比 频率越大 感抗越大 对交变电流的阻碍作用就越大 答案 cd 2 对低频扼流圈的说法正确的是 a 自感系数很小 对直流有很大的阻碍作用b 自感系数很大 对低频交流有很大的阻碍作用c 自感系数很大 对高频交流有很小的阻碍作用d 自感系数很大 对直流无阻碍作用解析 低频扼流圈的自感系数较大 它对电流的阻碍作用是 通直流 阻交流 即对低频交流有较大的阻碍作用 由于线圈本身有电阻 所以对直流也有阻碍作用 应选b 答案 b 3 关于电容对交变电流的影响 下列说法正确的是 a 对一只给定的电容器来说它对任何频率的交变电流的阻碍作用都相同b 同一只电容器对高频交变电流的容抗大于对低频交变电流的容抗c 同一只电容器对高频交变电流的容抗小于对低频交变电流的容抗d 同一只电容器对高频交变电流的容抗等于对低频交变电流的容抗 解析 电容器的容抗跟交流电的频率成反比 频率越大 容抗越小 对交变电流的阻碍作用就越小 答案 c 4 如图所示的电路中 正弦交流电源电压的有效值为220v 则关于交流电压表的示数 以下说法中正确的是 a 等于220vb 大于220vc 小于220vd 等于零 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 答案 c 5 如图所示 在电路两端接上交流电