高中物理 第五章 交变电流 3 电感和电容对交变电流的影响课件 新人教版选修3-2

3电感和电容对交变电流的影响 第五章交变电流 1 通过实验了解电容 电感对交变电流的阻碍 能够分析简单电路中的电容 电感的作用 2 知道感抗 容抗 了解感抗 容抗与哪些因素有关 目标定位 二 电容器对交变电流的影响 三 电阻 感抗 容抗的作用及区别 栏目索引 一 电感器对交变电流的阻碍作用 对点检测自查自纠 一 电感器对交变电流的阻碍作用 知识梳理 1 实验探究 如图1所示 图1取直流电源的电压与交流电电压的有效值 1 实验现象 接通直流电源时 灯泡 接通交流电源时 灯泡 选填 亮些 或 暗些 2 实验结论 电感线圈对交变电流有作用 答案 阻碍 相等 亮些 暗些 答案 2 感抗 1 定义 电感器对交变电流作用的大小 2 影响因素 线圈的自感系数越 交流的频率越 感抗越大 3 感抗的应用 较小 较小 直 交 直 低 高 高 阻碍 大 深度思考 电感器为什么对交变电流有阻碍作用 答案电感器的阻碍作用是由交变电流通过线圈时的自感电动势引起的 自感系数越大 交变电流的频率越高 自感电动势越大 对电流的阻碍作用越大 答案 例1在如图2所示的电路中 L为电感线圈 D为灯泡 电流表的内阻为0 电压表的内阻无限大 交流电源的电压为u 220sin 100 t V 若保持电压的有效值不变 只将电源的频率改为100Hz 下列说法中正确的是 图2A 电流表的示数增大B 电压表的示数增大C 灯泡变暗D 灯泡变亮 典例精析 返回 解析答案 总结提升 总结提升 灯泡D的电阻是一定的 电流减小时 灯泡D实际消耗的电功率P I2R减小 灯泡D变暗 选项C正确 选项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D两端的电压为UD 则电源电压的有效值为U UL UD 因UD IR 故电流I减小时 UD减小 因电源电压的有效值保持不变 故UL U UD增大 选项B正确 答案BC 返回 总结提升 线圈对交变电流感抗的大小不仅与线圈自身 自感系数 有关 还与交变电流的频率有关 交流电的频率越大 感抗越大 二 电容器对交变电流的影响 答案 知识梳理 1 交变电流能够通过电容器 1 实验电路 如图3 图3 2 实验现象 电路中串有电容器时 接通电源 灯泡不亮 接通电源 灯泡亮 3 实验结论 交变电流能够通过电容器 直流不能通过电容器 交流 直流 2 容抗 1 定义 电容器对交变电流作用的大小 2 影响因素 电容器的电容越 交流的频率越 容抗越小 3 作用 通流 隔流 通频 阻频 答案 低 阻碍 大 高 交 直 高 答案 深度思考 1 交变电流为什么能 通过 电容器 答案把交流电源接到电容器两个极板 电容器交替进行充电和放电 于是电路中就有了电流 好像是交变电流 通过 了电容器 但实际自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质 2 电容器为什么会对交变电流有阻碍作用 答案对于在导线中形成电流的自由电子来说 当电源的电动势推动它们向某一方向做定向运动时 电容器两极板上积聚的电荷就阻碍它们向这个方向运动 这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用 典例精析 例2如图4所示 电路由交流电源供电 最大电压保持不变 如果交变电流的频率升高 则下列说法中正确的是 A 电容器上的电荷量最大值增大B 电容器的容抗增大C 电路中灯泡的亮度变亮D 电路中灯泡的亮度变暗 解析当交变电流的频率升高时 电容器的容抗减小 灯泡的亮度变亮 灯泡两端的电压变大 故选项C正确 选项B D错误 由Q CU可知 选项A错误 C 解析答案 图4 总结提升 总结提升 交变电流不同于直流 交变电流能 通过 电容器 所以灯泡会亮 交变电流的频率改变 电容器的容抗改变 电容器两端的电压变化 灯泡两端的电压也随着变化 返回 解析答案 例3如图5甲 乙两图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上得到的电流特征是 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 总结提升 图5 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 乙图中电容器能通过交流高频成分 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 总结提升 返回 总结提升 电容器对交流电的阻碍作用概括为 通交流 隔直流 通高频 阻低频 三 电阻 感抗 容抗的作用及区别 知识梳理 1 容抗的大小除了与电容自身的性质有关外 还与交变电流的频率有关 若用XC表示容抗 则XC 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 若用XL表示感抗 则XL 2 fL 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 返回 解析答案 总结提升 典例精析 例4如图6所示 当交流电源电压恒为220V 频率为50Hz时 三只灯泡A B D的亮度相同 若将交流电的频率改为100Hz 则 A A灯最暗B B灯最暗C D灯最暗D 三只灯泡的亮度依然相同 解析当交变电流的频率增大时 线圈的感抗变大 电容器的容抗变小 所以A灯变暗 B灯变亮 D灯亮度不变 故A正确 A 图6 总结提升 返回 电感器 电容器对交变电流的阻碍作用与交变电流的频率有关 而电阻对交变电流的阻碍作用和交变电流的频率无关 对点检测自查自纠 1 2 3 4 解析答案 1 感抗及其应用 多选 如图7所示的实验电路中 若交流电压的有效值与直流电压相等 S为双刀双掷开关 下列叙述中正确的是 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来时灯变亮D S掷向c d 电源电压不变 而使频率减小时灯变暗 图7 解析线圈对恒定电流无感抗 对交变电流有感抗 并且有铁芯时感抗变大 故选项A C正确 AC 1 2 3 4 解析答案 2 容抗及其应用 多选 如图8所示 接在交流电源上的灯泡正常发光 以下说法正确的是 A 把电介质插入电容器 灯泡变亮B 增大电容器两板间的距离 灯泡变亮C 减小电容器两板间的正对面积 灯泡变暗D 使交变电流频率减小 灯泡变暗 图8 1 2 3 4 解析电容器的电容与介电常数成正比 与正对面积成正比 与两板间距离成反比 而容抗与电容成反比 与频率成反比 把电介质插入电容器 电容变大 容抗减小 灯泡变亮 A正确 电容器两板间的距离增大 电容减小 容抗增大 灯泡变暗 B错误 减小电容器两板间的正对面积 电容减小 容抗增大 灯泡变暗 C正确 交流电的频率减小 容抗增大 灯泡变暗 D正确 答案ACD 1 2 3 4 3 感抗 容抗的区别 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 我们采用了如图9所示的装置电路 其中代号a b应选择的元件是 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 图9 解析答案 解析a应该将高频成分旁路掉 所以应该用电容较小的电容器 b应该让低频成分通过 所以应该用高频扼流圈 故选项D正确 D 1 2 3 4 4 电阻 感抗 容抗的区别 如图10所示 把电阻R 电感线圈L 电容器C并联到一交流电源上 三个电流表的示数相同 若保持电源电压大小不变 而将频率降低 则三个电流表的示数I1 I2 I3的关系是 A I1 I2 I3B I1 I2 I3C