5.3 电感和电容对交变电流的影响学案

省镇中 2012 级高二物理学案 选修 3 2 第五章 交变电流 1 5 3 电感和电容对交变电流的影响电感和电容对交变电流的影响 学习目标学习目标 1 了解电感器和电容器对交变电流的导通和阻碍作用 了解电感器和电容器对交变电流的导通和阻碍作用 2 定性了解电感器和电容器对交变电流阻碍作用的大小与什么因素有关 定性了解电感器和电容器对交变电流阻碍作用的大小与什么因素有关 重点与难点重点与难点 1 电感和电容对交变电流的影响 电感和电容对交变电流的影响 2 容抗和感抗的大小和哪些因素有关 容抗和感抗的大小和哪些因素有关 诵读预热诵读预热备注备注 1 交变电流的周期与频率的关系 交变电流的周期与频率的关系 f T 1 T f 2 2 2 正弦式交变电流 正弦式交变电流 2 m I I 2 m U U 展示导入展示导入 对比实验对比实验 现在我们有三个小灯泡 让它们并联接入交流电路中 可 现在我们有三个小灯泡 让它们并联接入交流电路中 可 以观察到三个灯泡的亮度相同 说明这是三个相同的灯泡 以观察到三个灯泡的亮度相同 说明这是三个相同的灯泡 1 现在我们在其中的一个支路中串联一个电容 在另一个支路中串联一个 现在我们在其中的一个支路中串联一个电容 在另一个支路中串联一个 电感 再将它们接入直流电路中 观察会有什么现象 电感 再将它们接入直流电路中 观察会有什么现象 2 再将它们接入交流电路中 观察又会有什么现象 再将它们接入交流电路中 观察又会有什么现象 探究准备探究准备 1 电感对交变电流阻碍作用的大小 用 电感对交变电流阻碍作用的大小 用 来表示 线圈的自感系数来表示 线圈的自感系数 越大 自感作用就越大 感抗就越大 自感作用就越大 感抗就 交变电流的频率越高 电流变化越 交变电流的频率越高 电流变化越 快 自感作用越大 感抗快 自感作用越大 感抗 电感有 电感有 的作用 的作用 2 电容对交变电流的阻碍作用的大小用 电容对交变电流的阻碍作用的大小用 来表示 电容越大 容抗就来表示 电容越大 容抗就 交变电流的频率越高 容抗 交变电流的频率越高 容抗 电容器有 电容器有 省镇中 2012 级高二物理学案 选修 3 2 第五章 交变电流 2 的作用 的作用 合作探究合作探究 1 电感器对交变电流的阻碍作用 例例 1 如图 如图 1 所示的电路中 所示的电路中 L 为电感线圈 为电感线圈 R 为灯泡 电流表内阻为为灯泡 电流表内阻为 零 电压表内阻无限大 交流电源的电压零 电压表内阻无限大 交流电源的电压 u 220sin 10 t V 若保持电压的 若保持电压的 2 有效值不变 只将电源频率改为有效值不变 只将电源频率改为 25 Hz 下列说法中正确的是 下列说法中正确的是 A 电流表示数增大电流表示数增大 B 电压表示数减小 电压表示数减小 C 灯泡变暗 灯泡变暗 D 灯泡变亮 灯泡变亮 变式训练 变式训练 1 一个灯泡通过一个线圈与一交流电源相连接 如图 一个灯泡通过一个线圈与一交流电源相连接 如图 2 所示 一所示 一 个铁块插进线圈之后 该灯泡将 个铁块插进线圈之后 该灯泡将 A 变亮变亮 B 变暗 变暗 C 对灯泡没影响 对灯泡没影响 D 无法判断 无法判断 2 电容器对交变电流的阻碍作用 例例 2 如图如图 3 所示的电路 所示的电路 F 为一交流发电机 为一交流发电机 C 为平行板电容器 为使为平行板电容器 为使 电流表电流表 A 的示数增加 可行的方法是 的示数增加 可行的方法是 A 使发电机使发电机 F 的转速增加的转速增加 B 使发电机 使发电机 F 的转速减小的转速减小 C 在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质 在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质 D 使电容器两极板间距离增大 使电容器两极板间距离增大 变式训练 变式训练 2 如图 如图 4 所示 所示 a b 两电路是电容器的两种不同连接方式 两电路是电容器的两种不同连接方式 它们各在什么情况下采用 应该怎样选用电容器 它们各在什么情况下采用 应该怎样选用电容器 图 图 4 3 电阻 电感 电容器在电路中的不同表现 例例 3 在图 在图 5 所示的电路中 所示的电路中 a b 两端连接的交流电源既含高频交流 两端连接的交流电源既含高频交流 又含低频交流 又含低频交流 L 是一个是一个 25 mH 的高频扼流圈 的高频扼流圈 C 是一个是一个 100 pF 的电容器 的电容器 R 是负载电阻 下列说法正确的是 是负载电阻 下列说法正确的是 A L 的作用是的作用是 通低频 阻高频通低频 阻高频 B C 的作用是的作用是 通交流 隔直流通交流 隔直流 C C 的作用是的作用是 通高频 阻低频通高频 阻低频 D 通过 通过 R 的电流中 低频交流所占的百分比远远大于高频交流的电流中 低频交流所占的百分比远远大于高频交流 图图 1 图图 2 图图 3 图图 5 省镇中 2012 级高二物理学案 选修 3 2 第五章 交变电流 3 所占的百分比所占的百分比 变式训练 变式训练 3 如图 如图 6 所示的电路中 所示的电路中 A B C 三灯亮度相同 电源为三灯亮度相同 电源为 220 V 50 Hz 的交流电源 以下叙述中正确的是 的交流电源 以下叙述中正确的是 A 改接改接 220 V 100 Hz 的交流电源时 的交流电源时 A 灯变亮 灯变亮 B 灯变暗 灯变暗 C 灯亮度不变灯亮度不变 B 改接 改接 220 V 100 Hz 的交流电源时 的交流电源时 A 灯变暗 灯变暗 B 灯变亮 灯变亮 C 灯变亮灯变亮 C 改接 改接 220 V 的直流电源时 的直流电源时 A 灯熄灭 灯熄灭 B 灯变亮 灯变亮 C 灯亮度不变灯亮度不变 D 改接 改接 220 V 的直流电源时 的直流电源时 A 灯熄灭 灯熄灭 B 灯变亮 灯变亮 C 灯变暗灯变暗 图图 6 当堂检测当堂检测 1 如图 如图7所示 电键接直流上灯泡的亮度所示 电键接直流上灯泡的亮度 填大于 小于或等于填大于 小于或等于 接到交接到交 流上灯泡亮度 说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同 流上灯泡亮度 说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同 2 电感和电容对交流电的阻碍作用的大小不但跟电感 电容本身有关 还跟 电感和电容对交流电的阻碍作用的大小不但跟电感 电容本身有关 还跟 交流电的频率有关 下列说法中正确的是 交流电的频率有关 下列说法中正确的是 A 电感是通直流 阻交流 通高频 阻低频电感是通直流 阻交流 通高频 阻低频 B 电容是通直流 阻交流 通高频 阻低频 电容是通直流 阻交流 通高频 阻低频 C 电感是通直流 阻交流 通低频 阻高频 电感是通直流 阻交流 通低频 阻高频 D 电容是通交流 隔直流 通低频 阻高频 电容是通交流 隔直流 通低频 阻高频 3 如图 如图8所示的电路中 正弦交流电源电压的有效值为所示的电路中 正弦交流电源电压的有效值为220 V 则关于交流电 则关于交流电 压表的示数 以下说法中正确的是 压表的示数 以下说法中正确的是 A 等于等于 220 V B 大于 大于 220 V C 小于 小于 220 V D 等于零 等于零 4 如图 如图9甲 乙两图是电子技术中的常用电路 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 是各部分电路的输入端 其中输入的交流高频成分用其中输入的交流高频成分用 表示 交流低频成分用表示 交流低频成分用 表示 直流成分表示 直流成分 用用 表示 关于两图中负载电阻表示 关于两图中负载电阻 R 上得到的电流特征是 上得到的电流特征是 A 图甲中图甲中 R 得到的是交流成分得到的是交流成分 B 图甲中 图甲中 R 得到的是直流成分得到的是直流成分 C 图乙中 图乙中 R 得到的是低频成分得到的是低频成分 D 图乙中 图乙中 R 得到的是高频成分得到的是高频成分 图 图9 5 如图 如图10所示 输入端所示 输入端 ab 的输入电压既有直流成分 又有交流成分 以下的输入电压既有直流成分 又有交流成分 以下 说法中 正确的是说法中 正确的是 L 的直流电阻不为零的直流电阻不为零 A 直流成分只能从直流成分只能从 L 通过通过 B 交流成分只能从 交流成分只能从 R 通过通过 C 通过 通过 R 的既有直流成分又有交流成分的既有直流成分又有交流成分 D 通过 通过 L 的直流成分比通过的直流成分比通过 R 的直流成分要大的直流成分要大 图图 7 图图 8 图图 10 省镇中 2012 级高二物理学案 选修 3 2 第五章 交变电流 4 6 如图 如图11所示的电路中 正弦交流电源电压的有效值为所示的电路中 正弦交流电源电压的有效值为220 V 则关于交流 则关于交流 电压表的示数 以下说法中正确的是 电压表的示数 以下说法中正确的是 A 等于等于 220 V B 大于 大于 220 V C 小于 小于 220 V D 等于零 等于零 7 在图 在图12所示电路中 电阻所示电路中 电阻 R 电感线圈 电感线圈 L 电容器 电容器 C 并联接在某一交流电并联接在某一交流电 源上 三个相同的交流电流表的示数相同 若保持电源的电压不变 而将其源上 三个相同的交流电流表的示数相同 若保持电源的电压不变 而将其 频率增大 则三个电流表的示数频率增大 则三个电流表的示数 I1 I2 I3的大小关系是 的大小关系是 A I1 I2 I3 B I1 I2 I3 C I1 I2 I3 D I3 I1 I2 8 如图 如图13所示电路中的电容器称为高频旁路电容 下列说法正确的是 所示电路中的电容器称为高频旁路电容 下列说法正确的是 A 电容器的电容很大电容器的电容很大 B 电容器的电容很小电容器的电容很小 C 对高频而言 电容器的容抗很大对高频而言 电容器的容抗很大 D 对低频而言 电容器的容抗很大对低频而言 电容器的容抗很大 9 在收音机线路中 经天线接收下来的电信号既有高频成份 又有低频成份 在收音机线路中 经天线接收下来的电信号既有高频成份 又有低频成份 经放大后送到下一级 需要把低频成份和高频成份分开 只让低频成份输送经放大后送到下一级 需要把低频成份和高频成份分开 只让低频成份输送 到再下一级 我们可以采用如图到再下一级 我们可以采用如图14所示电路 其中所示电路 其中 a b 应选择的元件是 应选择的元件是 A a 是电容较大的电容器是电容较大的电容器 b 是低频扼流圈是低频扼流圈 B a 是电容较大的电容器是电容较大的电容器 b 是高频扼流圈是高频扼流圈 C a 是电容较小的电容器是电容较小的电容器 b 是低频扼流圈是低频扼流圈 D a 是电容较小的电容器是电容较小的电容器 b 是高频扼流圈是高频扼流圈 10 下面的电路图 下面的电路图15是电子技术中的常用电路 是电子技术中的常用电路 a b 是电路的输入端 其中是电路的输入端 其中 输入的高频电流用输入的高频电流用 表示 低频电流用表示 低频电流用 表示 直流电流用表示 直流电流用 表示 负载电阻表示 负载电阻 R 中通过的电流有以下说明 中通过的电流有以下说明 图甲中图甲中 R 通过的是低频电流通过的是低频电流 图乙中图乙中 R 通过的是高频电流通过的是高频电流 图乙中图乙中 R 通过的是低频电流通过的是低频电流 图丙中图丙中 R 通过的是直流电流通过的是直流电流 图丁中图丁中 R 通过的是高频电流通过的是高频电流 其中正确的是 其中正确的是 A B C D 图 图15 图图 11 图图 12 图图 13 图图 14 感悟反思感悟反思评价评价 省镇中 2012 级高二物理学案 选修 3 2 第五章 交变电流 5 探究准备 探究准备 1 感抗感抗 越大越大 越大越大 通低频 通直流 阻高频通低频 通直流 阻高频 2 容抗容抗 越小越小 越小越小 隔直流 通交流隔直流 通交流 例例 1 C 变式变式 1 B 例例 2 A 变式变式 2 a C1起隔直的作用 对下级输出的是交流 应选用电容较大的电容器 起隔直的作用 对下级输出的是交流 应选用电容较大的电容器 b C2起过滤高起过滤高 频的作用 若对下级输出直流 频的作用 若对下级输出直流 C2选用容量大的 若对下级输出低频 选用容量大的 若对下级输出低频 C2选用容量小的选用容量小的 例例 3 A C D 变式变式 3 A C 1 大于 大于 2 C 3 C 电感对交变电流有阻碍作用 线圈与灯泡串联 其电压之和等于电源电压 即 UL UR U 故交流电压表的示数小于 220 V C 正确 4 A C 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 5 C D 由于线圈直流电阻不为零 所以有直流通过 R 而线圈对交流有阻碍作用 因此也有交 流成分通过 R B 错 C 正确 由于 R 对交流也有阻碍作用 所以也有交流成分通过 L A 错 因为一般导线的直流电阻都很小 所以通过线圈的直流要比通过 R 的要大 D 正确 方法总结 当电感线圈对直流电阻很小时 在直流电路