高中物理第五章交变电流第3节电感和电容对交变电流的影响课件新人教版选修3_2

第五章交变电流 第3讲电感和电容对交变电流的影响 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 一 电感器对交变电流的阻碍作用 如图1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 再把它们接到有效值等于直流电源电压的交流电源上 1 两种情况下灯泡的亮度有什么不同 说明了什么 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 图1 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 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 答案 图1 电感器的作用 1 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大 2 电感线圈在电路中的作用 通流 阻流 通频 阻 频 大 高 低 直 交 高 判断下列说法的正误 1 同一个线圈对直流和对交流的阻碍作用是相同的 2 绕制线圈的导线的电阻可以忽略时 线圈对交流没有阻碍作用 3 交流电的频率越高 电感对交流的阻碍作用越大 二 电容器对交变电流的阻碍作用 如图2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 图2 1 观察灯泡的发光情况 并分析原因 图2 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 电容器交替进行充电和放电 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 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 图2 答案 灯泡变得比乙中亮 说明电容器对交变电流有阻碍作用 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 电容越大 灯泡越亮 频率越高 灯泡越亮 说明电容器的电容越大 交变电流的频率越高 电容器对交变电流的阻碍作用就越小 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 了电容器 2 电容器在电路中的作用 通流 隔流 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 充电 放电 通过 大 高 小 直 高 交 低 判断下列说法的正误 1 直流电的自由电荷不能穿过电容器两极板间的绝缘层到达另一极板 而交流电中的自由电荷能穿过 2 电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地 2 题型探究 例1 多选 如图3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 一 对电感对交变电流影响的理解 答案 图3 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 例2 多选 图4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 答案 解析 图4 二 对电容对交变电流影响的理解 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 电容器有 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 乙图中交流高频成分能通过电容器 电容器阻碍交流低频成分 R得到的是低频成分 C正确 D错误 例3 2015 宁波高二检测 在如图5所示的交流电路中 保持电源电压一定 当交变电流的频率增大时 各交流电压表的示数将 三 电阻 电感 电容的对比 图5 答案 解析 A V1 V3增大 V2减小B V1不变 V2减小 V3增大C V1不变 V2增大 V3减小D V1 V2 V3都不变 电感线圈对交流电的阻碍作用随着频率的增大而增大 因此电压表V2示数增大 电容器对交流电的阻碍作用随着频率的增大而减小 电压表V3示数减小 电压表V1示数不变 C正确 1 电阻对交流 直流有相同的阻碍作用 交流频率变化时 阻碍作用不变 2 电感器通直流 阻交流 通低频 阻高频 3 电容器通交流 隔直流 通高频 阻低频 4 在分析电流变化时 把电感 电容的阻碍作用类比于导体的电阻 再用欧姆定律分析 达标检测 3 1 多选 在如图6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u 220sin 100 t V 若保持电压的有效值不变 只将电源频率改为100Hz 下列说法正确的是 答案 解析 图6 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 1 2 3 当电源频率由原来的50Hz增为100Hz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 P I2R 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 则电源两端电压的有效值为U UL UR 因UR IR 故电流I减小时 UR减小 因电源电压的有效值保持不变 故UL U UR增大 选项B正确 1 2 3 2 如图7所示的电路 F为一交流发电机 C为平行板电容器 为使电流表A的示数增大 可行的办法是 答案 图7 A 使发电机F的转速增大B 使发电机F的转速减小C 在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D 使电容器两极板间的距离增大 解析 1 2 3 当发电机转速增大时 交变电流的频率增大 电容器电容的阻碍作用减小 电流表A的示数增大 A项正确 B项错误 在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时 电容器的电容减小 电容器两极板间距离增大时电容也减小 当电容减小时 电容器对交变电流的阻碍作用增大 电流表A的示数减小 C D项错误 1 2 3 3 多选 如图8所示的电路中 a b两端连接的交流电源中既含高频交流 又含低频交流 L是一个25mH的高频扼流圈 C是一个100pF的电容器 R是负载电阻 下列说法正确的是 答案 解析 图8 A L的作用是 通低频 阻高频 B C的作用是 通低频 隔高频 C C的作用是 通高频 阻低频 D 通过R的电流中 低