－鲁科版选修32 3.3 交流电路中的电容和电感 学案.docx

3.3 交流电路中的电容和电感 学案学习目标：1.知道电阻器对交流和直流的阻碍作用相同.2.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.3.通过实验了解电容对交变电流的阻碍作用,理解交变电流能“通过”电容器的原因,并知道容抗与哪些因素有关.4.通过对教材实验的观察和讨论,培养观察能力和分析推理能力.培养客观全面认识问题的能力.重点难点教学重点电感、电容对交变电流的阻碍作用,初步了解感抗、容抗的物理意义.教学难点感抗的概念及影响感抗大小的因素,容抗的概念及影响容抗大小的因素.基础知识：1.电阻器对交变电流的阻碍作用电阻器对交变电流的阻碍作用跟对直流的阻碍作用(填“相同”或“不同”).2.电容器对交变电流的阻碍作用(1)直流电(填“能”或者“不能”)通过电容器,交流电(填“能”或者“不能”)通过电容器.这说明电容器具有“”的特性.(2)电容器对交流电的阻碍作用叫.电容器的电容越、交变电流的频率越,容抗就越小,对交流电的阻碍作用越小.(3)电容器的分类按电容器对交流电的作用分,电容器可分为电容器和电容器.3.电感器对交流电有阻碍作用(1)电感器对直流电(填“有”或者“没有”)阻碍作用,对交流电(填“有”或者“没有”)阻碍作用,所以电感器在电路中有“”的特性.(2)电感器交变电流的阻碍作用对叫.交变电流的频率越,自感系数越,感抗就越大,对交流电的阻碍作用越大.(3)电感器的分类低频扼流圈自感系数一般较,在电子线路中起“”的作用;高频扼流圈自感系数一般较,在电子线路中起“”的作用.学习交流：主题1电阻器对交流电的阻碍作用情景电阻器、电感器和电容器都是用电器和电工技术中必不可少的元件.它们对交流电有怎样的影响?我们首先通过实验研究电阻器对交流电的阻碍作用.问题在如图所示的电路中,保持直流和交流电的电压相等,当开关s扳向直流和交流电时,灯泡l的亮度有什么变化?这说明什么?主题2电容器对交流电的阻碍作用情景用如图所示电路探究电容器对交、直流电路的阻碍作用.其中交流电和直流电的电压相等.问题(1)接通直流电和交流电,灯泡的发光情况有什么不同?这说明什么问题?(2)交流电“通过”电容器的实质是什么?(3)在接交流电的情况下,换用大的电容器,灯l的亮度有什么变化?只将交流电的频率升高,灯的亮度有什么不同?电容器对交流电的阻碍作用与什么因素有关?主题3电感器对交变电流的阻碍作用情景用如图所示电路探究电感器对交、直流电路的影响.其中电感器l的直流电阻很小(可以忽略不计),交流电和直流电的电压相等.问题(1)接通直流电和交流电时,两灯泡的亮度有什么不同?这说明什么问题?(2)电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质是什么?(3)在接交流电的情况下,将l换成电感较大的电感器时,灯a的亮度有什么变化?只提高交流电的频率,灯a的亮度有什么变化?电感器对交流电的阻碍作用与什么因素有关?典例：一、电容器对交变电流的影响例1 图甲、乙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.则 ()a.图甲中电阻r得到的是交流成分b.图甲中电阻r得到的是直流成分c.图乙中电阻r得到的是低频成分d.图乙中电阻r得到的是高频成分二、电感器对交变电流的影响例2如图所示电路中,l为电感线圈,l0为灯泡,电流表内阻为零,电压表内阻无限大.交流电的电压u=2202sin 100t (v).若保持电压的有效值不变,只将电频率改为25 hz,下列说法正确的是()a.电流表示数变大b.电压表示数减小c.灯泡变暗d.灯泡变亮三、电阻器、电容器和电感器对交变电流影响的对比例3如图所示,三个灯泡是相同的,而且耐压足够,电内阻忽略.当单刀双掷开关s接a时,三个灯泡亮度相同,那s接b时 ()a.三个灯泡亮度相同b.甲灯最亮,丙灯最暗c.甲灯和乙灯亮度相同,丙灯不亮d.只有丙灯不亮,乙灯最亮变式训练如图所示,把电阻、电感器、电容器并联接到某一交流电上,三个电流表的示数相同,若保持电电压不变,而将频率加大,则三个电流表的示数i1、i2、i3的大小关系是怎样的?参考答案1.相同2.(1)不能能隔直流、通交流(2)容抗大高(3)隔直高频旁路3.(1)没有有阻交流、通直流(2)感抗高大(3)大阻交流、通直流小阻高频、通低频1.解答接通交流电或直流电,灯泡l的亮度并无变化,这说明电阻器对交流电和直流电的阻碍作用相同.2.解答(1)接通直流电时灯泡不亮;接通交变电流时,灯泡亮了.说明直流电不能够通过电容器,交变电流能够通过电容器.电容器具有“隔直流、通交流”的特性.(2)把交流电接到电容器两个极板上后,当电电压升高时,电给电容器充电,电荷向电容器两极板上聚集,在电路中形成充电电流;当电电压降低时,电容器放电,原聚集在极板上的电荷又放出,在电路中形成放电电流,电容器交替进行充电和放电,电路中就有了电流,好像是交流电“通过”了电容器,但实际上自由电荷并没有通过电容器的两极板间的绝缘介质.(3)所接电容器的电容越大,灯l的亮度越大.说明电容越大,阻碍作用越小.所接交流电的频率越高,灯的亮度越大,说明频率越高,阻碍作用越小.这说明容抗大小与电容的大小、交流电的频率有关.电容越大,交流电的频率越高,容抗越小;反之,电容量越小、频率越低,容抗就越大.(说明容抗的表达式xc=12fc)3.解答(1)s扳向直流电时,除开始很短时间内自感的影响,电流稳定后,两灯的亮度几乎相同;开关s接交流电后,灯a较暗.说明线圈对交变电流有阻碍作用.线圈具有“通直流、阻交流”的特性.(2)交流电通过线圈时,由于电流方向时刻变化,所以自感现象就不断地发生,而自感电动势总要阻碍电流变化,这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用.(3)l的电感越大,灯a越暗;交流电的频率越高,灯a越暗.说明线圈电感越大,电感器对交变电流的阻碍作用越大;交变电流的频率越高,电感器对交变电流的阻碍作用越大.(说明感抗的表达式xl=2fl)一、电容器对交变电流的影响例1ac【解析】图甲中,因为电容器有“隔直流、阻交流”的作用,所以直流不能通过电容器,电阻r得到的只能是交流成分,a对,b错;图乙中,因为电容器有“通高频、阻低频”的作用,所以高频成分将通过电容器,流过电阻r的是低频成分,c对,d错.【点拨】熟练掌握电感、电容对交变电流的作用.电感的作用是“阻交流、通直流,阻高频、通低频”,电容的作用是“隔直流、通交流,通高频、阻低频” .二、电感器对交变电流的影响例2abd【解析】电频率由原的50 hz变为25 hz,电感线圈的感抗变小,电路中电流增大,灯泡变亮,电流表示数增大,c项错误,a、d项正确;灯泡l0上所分电压增大,电感线圈两端电压减小,电压表示数变小,b正确.【点拨】接交流电时,电感线圈相当于一个直流电阻和电感的串联,交流电的频率越高,感抗越大,反之,频率越低,感抗越小.三、电阻器、电容器和电感器对交变电流影响的对比例3d【解析】开关s接a时,甲、乙、丙三个支路均有电流通过.开关s接b时,电路处于直流工作状态,电容c“隔直流、通交流”,电感l“阻交流、通直流”,电阻r对交、直流有相同的作用.可判断此时电路中i丙=0,i甲不变,i乙增大;又因为灯泡亮度与热功率成正比,所以只有丙灯不亮