辽宁省大连市高中物理 第5章 交变电流 5.3 电感和电容对交变电流的影响课件 新人教版选修32.ppt

复习 1 描述交变电流的物理量有那些 瞬时值 有效值 最大值 周期 频率2 交变电流 大小和方向都随时间做周期性的变化 简称交流 ac 如图所示三种电压有何不同 若加在同一纯电阻两端 产生的电功率是否相同 若将上述三种电压加在自感线圈和电容器两端会有何不同 第三节电感和电容对交变电流的影响 1 知识与技能知道电感线圈有 通直流阻交流 和电容器有 隔直流通交流 的作用知道感抗 容抗的大小由哪些因素决定能解释电感和电容对交变电流产生影响的原因了解电感和电容器在电子技术等方面的应用 2 过程与方法观察演示实验 理解实验过程中控制变量的方法通过研究感抗 容抗 与自感系数 电容 的定性关系 获得实验探究过程的体验通过对电感和电容对交变电流影响的理论分析 体会理论解释实验的成功感受 3 情感态度与价值观通过实验的互动过程 诱发对探究物理规律的兴趣简介电感和电容的应用 欣赏物理器件的美妙的应用通过具实记录观察到的现象和数据 体验实事求是的科学态度 教学重点知道电感线圈和电容器的作用探究感抗 容抗的大小由哪些因素决定教学难点电感线圈和电容器的作用 本节导航 1 电感对交变电流的阻碍作用2 交变电流能够通过电容器3 电容器对交变电流的阻碍作用 1 电感对交变电流的阻碍作用 如图所示装置 低压交直流电源 小灯泡 3个经过包装的电学元件 根据外面不能判断是何元件 1 将小灯泡直接接到交变电流源上 调节电压使灯泡正常发光 2 如果将1号电学元件串联入电路中 观察现象 灯泡变暗 3 再将2号电学元件串联入电路中 观察现象 灯泡变得更暗 4 然后将3号电学元件串联入电路中 观察现象 灯泡仍较暗 演示1 1 将1号元件接相同电压的直流上 观察现象 与演示1 1 情况相同亮度 2 将2号元件接相同电压的直流上 观察现象 比原来变亮 3 将3号元件接相同电压的直流上 观察现象 亮了一下不亮 演示2 小结 1号元件对交直流的影响几乎相同 2号元件对交变电流的影响较大 3号元件对直流电影响很大 且直流电不能通过3号元件 将这三个元件从暗盒中拿出 分别得出1号元件为电阻 2号元件为电感线圈 3号元件为电容器 说明 除电阻外 电感 电容对直流和交变电流的影响程度是不同的 实验 观察纯电阻电路中 电阻对电流的阻碍作用现象 电阻对直流电和交变电流的阻碍作用相同 思考 在直流电路中 影响电流与电压关系的只有电阻 交变电流中影响电流与电压关系的是否只有电阻呢 实验 观察电感对交变电流的阻碍作用 现象 接通直流源时 电灯泡亮一些 接通交流源时电灯泡暗一些 分析 接交流电源时 由于变化的电流通过电感线圈时发生自感现象 产生阻碍电流变化的自感电动势 使得电路中的电流变得小而平缓 因此灯泡变暗 实验结论 1 电感对交变电流有阻碍作用 2 感抗 表示电感对交流电阻碍作用的大小 线圈的自感系数越大 交变电流的频率越高 阻碍作用越明显 感抗越大 3 实际应用 低频扼流圈和高频扼流圈 低频扼流圈 构造 线圈绕在铁心上 匝数多 电阻小 作用 通直流 阻交流 高频扼流圈 构造 线圈绕在铁氧体上 匝数少 作用 通过低频 阻高频 电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗的大小来表示 那么 感抗的大小可能与哪些因素有关呢 研究感抗与自感系数的关系 将灯泡与线圈串联接入交变电流 线圈的连接分两次 一次是线圈匝数较少 另一次线圈的匝数较多 现象 灯泡出现由亮变暗的现象 说明 线圈的自感系数大时 线圈对交变电流的阻碍作用大 感抗大 提示 线圈的自感系数在其他条件不变的情况下 匝数越多自感系数越大 研究感抗与频率的关系 如果要研究感抗与交变电流频率的关系应该如何办 在电压不变的情况下选用变频的交变电流源 为了研究方便 我们可选信号发生器来替代 保持电压不变的条件下 使输出交变电流的频率升高 实验现象 观察到灯泡变暗的现象说明 线圈的自感系数越大 交变电流的频率越高 阻碍作用越明显 感抗越大xl 2 l 实验器材 低频信号发生器 电感 电流表实验方法 控制变量法 与交变电流电压的关系 将灯泡换成交变电流表 过程 在交变电流频率 线圈的自感系数不变的条件下 交流的电压加倍 电流加倍 可得出感抗与交变电流电压u无关 结论 l越大感抗越大 越高感抗越大 感抗与u无关 电感的种类 功率电感 叠层电感 电感镇流器 电感箱 线圈的阻碍作用越大 感抗也越大 即 通直流 阻交流 通低频 阻高频 2 交变电流能够通过电容器 演示实验 观察电容对交变电流的作用 实验现象 通入直流电 灯泡不亮 说明直流电不能通过电容器 接入交流电时 灯泡亮了 说明交流能够通过电容器 交流又表现出与直流不同的特性 实验结论 电容器有 通交流 隔直流 的作用 实验现象分析 接交流电源时 电流并末通过极板间的绝缘介质 只是在交变电压作用下 电容器交替进行充 放电 电路中就有了电流 交变电流能通过电容器 电容器两极板被绝缘电介质隔开了 为什么有电流通过灯泡 交变电流可以 通过 电容器 电容器对交变电流有什么样的作用呢 3 电容器对交变电流的阻碍作用 电容的种类 涤纶电容 标准电容 大容量电解电容 陶瓷微调电容 演示实验 观察电容器对交变电流的阻碍作用 实验 1 改变电容值 观察灯泡亮暗 2 改变交流频率 观察灯泡亮暗 现象 1 电容越大 灯泡越亮 2 交流频率越高 灯泡越亮 1 电容器对交变电流有阻碍作用 2 容抗 表示电容对交流的阻碍作用的大小 3 电容越大 交流的频率越高 电容器的阻碍作用越小 容抗越小 4 实际应用 通交流 阻直流 通高频 阻低频 实验结论 容抗的大小不仅与电容器构造有关 而且与通过的交流电 频率 有关 这表现了交流与直流不同的特性 电容大一次充电量大 频率高单位时间内充电次数多 所以电流大 容抗小 注意 电容对交变电流的阻碍作用用容抗来表示 容抗 与交变电流的频率和电容器的电容有关 交变电流的频率越高电容器的电容越大 容抗越小 公式 动画 电感和电容对交变电流的影响 课堂小结 1 交变电流的电流与电压的关系不仅与电阻有关 还与电感和电容有关 2 电感与电容电感 通直流 阻交流 通低频 阻高频 电容 通交流 隔直流 通高频 阻低频 3 在电子技术中 电容 电感被广泛运用 高考链接 1 1997年全国 12 如图所示的电路中 电源的电动势恒定 要想使灯泡变暗 可以 a增大r1 b减小r1 c增大r2d减小r2 ad 2 08年江苏省统招 如图所示的电路中 三个相同的灯泡a b c和电感l1 l2与直流电源连接 电感的电阻忽略不计 电键k从闭合状态突然断开时 下列判断正确的有 aa先变亮 然后逐渐变暗bb先变亮 然后逐渐变暗cc先变亮 然后逐渐变暗db c都逐渐变暗 ad 3 2001年 安徽高考题 一平行板电容器 两板间的距离d和两板面积s都可调节 电容器两极板与电池相连接 以q表示电容器的电量 e表示两极间的电场强度 则下列说法中正确的是 a当d增大 s不变时 q减小e减小b当s增大 d不变时 q增大e增大c当d减小 s增大时 q增大e增大d当s减小 d减小时 q不变e不变 ac 课堂练习 1 在电子技术中 从某一装置输出的电流常常既有交流成分 又有直流成分 如果只需要把交流成分输送到下一级装置 只要在两级电路之间接入一个电容器 称做隔直电容器 就可以了 电容器应并联还是串联接入电路 如图所示的接法对吗 为什么 解答 电容器应串联接入电路 图示接法是正确的 由于电容器串联接入电路 直流成分不能通过 而交流成分可以通过电容器被输出到下一级装置 2 在电子技术中 从某一装置输出的交流常常既有高频成分 又有低频成分 如果只需要把低频成分输送到下一级装置 只要在下一级电路的输入端并联一个电容器就可以达到目的 如图 具有这种用途的电容器叫做高频旁路电容器 请说明它的工作原理 解答 电容器对高频成分的容抗小 对低频成分的容抗大 如图这样联接 高频成分就通过 旁路 的电容器 而低频成分输送到下一级装置 教材习题答案 1 解答 三个电流表a1 a2 a3 所在之路分别为 纯电容电路 纯电感电路 纯电阻电路 改换电源后 交流电压的峰值没有变化 而频率增加了 对于纯电容电路 交流电压峰值不变 则电路两端电压的有效值不变 电容大小c未变 交变电流频率增大 则容抗变小 电流有效值增大 即a1读数增大 对于纯电感电路 交流电压峰值不变 则电路两端电压的有效值不变 电感大小l未变 交变电流频率增大 则感抗变大 电流有效值减小 即a2读数减小 对于纯电阻电路 交流电压峰值不变 则电路两端电压的有效值不变 虽然交变电流频率增大 但是对电阻大小没有影响 电阻大小未