2019-2020学年高中物理 第5章 家用电器与日常生活 第3节 从电路元件到家用电器学案 鲁科版选修1-1

第3节从电路元件到家用电器1.识别电阻器、电容器、电感器，初步了解它们在电路中的作用以及在日常生活和生产中的应用(重点)2了解家用电器常见故障发生的原因，具有排除简单家用电器故障的技能(难点)一、电阻器1定义：利用材料对电流产生阻碍作用的特性制造的电路元件，我们称为电阻器2单位：欧姆，用符号表示3种类：按电阻阻值是否可调，可分为固定电阻和可变电阻；按构造可分为绕线电阻和非绕线电阻；按材料可分为碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻等另外，还有特种电阻，如热敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻、光敏电阻和磁敏电阻等4主要作用：控制电路中的电流、电压，或者起到将电能转化为其他形式能量的作用由于一般导体都有电阻，电流通过导体时，电能就要转化为内能，从而使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应二、电容器1定义：一种能储存电荷的装置两块金属材料，中间用介质隔开，就构成了一只电容器2单位：法拉，符号f.常用的单位还有微法(f)和皮法(pf)，它们之间的换算关系为1 f106f，1 pf1012f.3作用：电容器可以储存电能，阻止直流电通过，允许交流电通过，但对交流电也有阻碍作用4主要参数：标称容量、允许误差和额定电压5耐压：电容器长时间连续可靠工作时，两电极间承受的最高电压，称为电容器的额定电压，简称耐压1交变电流通过电容器是电容器导通了吗？提示：不是交变电流通过电容器是因为交变电压在变化，使电容器反复地充、放电，在此过程中，有电流通过与电容器相连的灯泡，但电容器没有导通三、电感器1定义：用漆包线、纱包线或镀银铜线等导线绕制在绝缘管(管内一般有铁芯或磁芯)上的一种常用电子元件2作用：直流电、交流电都能通过电感器，但对直流电的阻碍作用很小，对交流电的阻碍作用很大3单位：亨利，符号用h来表示常用的单位还有毫亨(mh)和微亨(h)它们之间的换算关系为1 mh103h，1 h106h.2电感器对交流电的阻碍作用的强弱取决于什么？为什么？提示：电感器对交流电的阻碍是一种电磁感应现象，强弱取决于电感器自感系数和交流电的频率四、简单家用电器常见故障的排除如果电器在正常工作时突然停止工作而又没有任何焦味，首先应检查插头与插座是否接触不良或者插线板是否有问题；再看供电电压是否正常；最后查看电器的保险丝是否熔断如果发现电器冒烟或有异味，一定要立即断开电源进行检查，在没有查明原因之前，电器不能继续使用电路元件的作用1与导体的电阻有关的因素(1)电阻由哪些因素决定：实验探究表明导体的电阻大小由导体材料的导电性能、导体的长度和横截面积所决定(2)反映导体导电性能的物理量叫做电阻率(3)电阻决定公式：r，为材料的电阻率，反映导电性能的物理量，单位为m.(4)电阻的主要作用：在电路中电阻的主要作用是控制电路中的电流、电压，或者起到将电能转化为其他形式能量的作用电流通过电阻时，电能转化为内能，使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应2电容器在电路中的作用电容器的作用就是充放电，在充放电时形成充放电电流，当充放电结束稳定后，电路中的电流消失(1)在直流电路里，充放电结束后，不通直流电，具有隔直的作用(2)在交流电路里，充放电一直进行着，我们就说交流电通过了电容器，具有通交流的作用总之，电容器在电路里“通交流，隔直流；通高频，阻低频”3电感器在电路中的作用自感现象，通过线圈自身的电流发生变化时而产生的电磁感应现象叫做自感现象在一切含有较大电感且电流也很大的电路中，在接通电源或切断电源的瞬间，电感线圈中会产生很高的自感电动势，这种电动势是很大的安全隐患电感器实际上就是线圈，对直流电的作用就是直流电阻在交流电路中，由于自感的作用，对交变电流起阻碍作用电感器在电路里“通直流，阻交流；通低频，阻高频”如图所示，当交流电源的电压(有效值)u220 v、频率f50 hz时，三只灯a、b、c的亮度相同(l无直流电阻)(1)将交流电源的频率变为f100 hz，则()aa灯比原来亮b.b灯比原来亮cc灯和原来一样亮 d.c灯比原来亮(2)将电源改为u220 v的直流电源，则()aa灯比原来亮 b.b灯比原来亮cc灯和原来一样亮 d.c灯比原来亮解析(1)将交流电的频率变高，线圈的阻碍作用变大，电容器的阻碍作用变小，电阻的阻碍作用不变，由此得出a灯变亮，b灯变暗，c灯亮度不变，选a、c.(2)将电源改为直流电，电容器不通直流电，线圈无直流电阻，对直流没有阻碍作用，电阻的阻碍作用不变，因此选项b、c正确答案(1)ac(2)bc电阻器对电流的阻碍作用跟电流的种类无关，不管是什么样的电流，其阻碍作用是一样的电感对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻碍作用并且是通低频阻高频，对高频率的交流电阻碍作用大电容器不通直流电，对交流电有阻碍作用，并且是通高频阻低频，对低频的交流电阻碍作用大 1.如图所示，把电阻r、电感线圈l、电容器c并联接到一交流电源上，三个电流表示数相同若保持电源电压大小不变，而将频率减小，则三个电流表的示数i1、i2、i3的关系是()ai1i2i3 b.i1i2i3ci2i1i3 d.i3i1i2解析：选c.频率变小，电感器阻碍作用变小，电流表的示数i2变大，频率变小，电容器阻碍作用变大，i3变小；电阻器不受频率影响，i1不变日光灯的电路结构1启动器利用氖管的辉光放电，起着自动把电路接通和断开的作用2镇流器在日光灯点燃时，利用自感现象，产生瞬时高压；在日光灯正常发光时，利用自感现象起降压限流作用3日光灯的工作原理日光灯的电路如图所示当开关闭合时，电源把电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使u形动触片膨胀伸长，从而接通电路，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过；电路接通后，启动器中的氖气停止放电，u形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开，流过镇流器的电流迅速减少，会产生很高的自感电动势，方向与原来电压方向相同，形成瞬时高压加在灯管两端，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯管成为电流的通路开始发光由于日光灯使用的是交流电源，电流的大小和方向做周期性变化当交流电的大小增大时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流增大，自感电动势与原电压反向；当交流电的大小减小时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流减小，自感电动势与原电压同向可见镇流器的自感电动势总是阻碍电流的变化，镇流器就起着降压限流的作用如图所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是()as1接通，s2、s3断开，日光灯就能正常发光bs1、s2接通，s3断开，日光灯就能正常发光cs3断开，接通s1、s2后，再断开s2，日光灯就能正常发光d当日光灯正常发光后，再接通s3，日光灯仍能正常发光思路点拨 根据工作原理图结合启动器、镇流器在电路中的作用综合分析解析s1接通，s2、s3断开，电源电压220 v直接加在灯管两端，达不到灯管启动的高压值，日光灯不能发光，选项a错误s1、s2接通，s3断开，灯丝连入电路，日光灯不能正常发光，选项b错误当日光灯正常发光后，再接通s3，则镇流器被短路，灯管两端电压过高，会损坏灯管，选项d错误只有当s1、s2接通，灯丝被预热后，再断开s2，镇流器中产生很高的自感电动势，和电源电压一起加在灯管两端，使气体被击穿，日光灯正常发光，选项c正确答案c2.日光灯电路中用到的镇流器有两个作用：一是在日光灯启动时产生_，促使灯管放电；二是在日光灯工作时限制_，起镇流作用解析：日光灯启动时，由于镇流器的自感作用产生瞬时高电压点燃灯管，正常工作时，由于交变电流的变化，镇流器对交变电流的影响体现在降压限流上答案：瞬时高电压电流增大随堂检测 1实验室中常用滑动变阻器来调节电流的大小，有时用一个不方便，需用两个阻值不同的滑动变阻器，一个作粗调(被调节的电流变化大)，一个作微调(被调节的电流变化小)使用时连接方式可以是串联，也可以是并联，如图所示，则()a串联时，阻值小的变阻器作粗调b串联时，阻值大的变阻器作微调c并联时，阻值大的变阻器作微调d并联时，阻值大的变阻器作粗调解析：选c.在串联时，总电阻等于各个电阻之和，阻值大的电阻起主要作用，调大电阻时变化大，应该作为粗调，小电阻作为微调；在并联时，总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和，所以并联后的阻值比小阻值还要小，小电阻起主要作用，调小电阻时变化大，应该作为粗调，大阻值电阻作为微调2交变电流通过一段长直导线时，电流为i，如果把这根长直导线绕成线圈，再接入原电路，通过线圈的电流为i，则()aiib.iicii d.无法比较解析：选b.长直导线的自感系数很小，感抗可忽略不计，其对交变电流的阻碍作用可以看做是纯电阻，流经它的交变电流只受到导线电阻的阻碍作用当导线绕成线圈后，电阻值未变，但自感系数增大，对交变电流不但有电阻，而且有感抗，阻碍作用增大，电流减小3下列说法不正确的是()a直流电不能通过电容器b电容器接在交流电源上，电路里有电流，这是电容器的充电和放电电流c电容器接在交流电源上，电路里有电流，这证明电荷流过了电容器两极之间的绝缘介质d电容器接在交流电源上，电容器的充电、放电电流在电路里流动的效果，就像电流通过电容器一样解析：选c.电容器能“通交流、隔直流”，电容器对直流电来说，相当于电阻无穷大，a正确对交流电，由于电容器的充、放电形成了电流，电流虽然没有通过电容器，但从效果上看，好像电流通过了电容器，b、d正确，c错误4如图所示，某学生做研究串联电路电压特点的实验时，接成如图所示的电路，接通s后，他将高内阻的电压表并联在a、c两点间时，电压表的读数为u；当并联在a、b两点间时，电压表读数也为u；当并联在b、c两点间时，电压表读数为零，故障的原因可能是()aab段断路 b.bc段断路cab段短路 d.bc段无法判断解析：选a.由题意可得uabuacu，说明由a、b分别至电源的线路均已接通，若bc段完好，则ab段断路；若bc段短路，则ab段可能断路，也可能完好又由题意得ubc0，因而可能ab段断路或bc段短路，也有可能出现两者同时发生的情况5日光灯管的寿命和开关次数有密切关系，频繁开关，会使灯管的寿命大大缩短据统计，同样的日光灯，连续点燃不关，点亮的时间要比每昼夜开关八次的日光灯点亮的时间长两倍半为什么频繁开关会影响灯管的寿命？解析：日光灯在通电启动的一瞬间，气体电离导电，日光灯灯丝不但要发射热电子，还要受到带电离子强有力的轰击每启动一次，就要受冲击一次，启动的次数越多，灯管的寿命就越短答案：见解析课时作业一、选择题1某电容器上标有“1.5 f，9 v”的字样，则该电容器以下说法错误的是()a该电容器的电容是1.5 fb该电容器的耐压值是9 vc加在该电容器上的电压不应超过9 vd该电容器的击穿电压为9 v解析：选d.电容器上标注的“1.5 f，9 v”是电容器的标称容量，即电容的数值为1.5 f和电容器的额定电压是9 v，额定电压是电容器长时间连续可靠工作时，两极间承受的最高电压，简称耐压若电容器的实际电压超过额定电压，就会被击穿而失去作用，所以电容器的击穿电压要大于其额定电压，故a、b、c正确，d错误2.如图所示电路由交变电源供电，如果交变电流的频率增大，则()a电容器上电容增大b电容器阻碍作用增大c电路中灯泡亮度变亮d电路中灯泡亮度变暗解析：选c.电容器对交流电的特征是通高频、阻低频，故当交变电流频率增大时，电容器阻碍作用减小，灯泡变亮电容器电容与交流电的频率无关选项c正确3如图所示，一个灯泡和一个电感器相连后与一个交流电源相接，现将一块铁芯插入线圈之后，该灯泡将()a变亮 b.变暗c对灯没影响 d.不能确定解析：选b.线圈和灯泡是串联的，因此加在串联电路两端的总电压一定是绕组上的电势差与灯泡上的电势差之和由墙上插孔提供220 v的交流电压，当未插铁芯时，由于线圈导线是粗的，其电阻很小，空心线圈的自感系数也很小，线圈在电路中对电流的阻碍作用很小，因此灯泡两端的电压几乎为220 v；当铁芯插入线圈后，当交变电流通过时会产生较大的自感电动势阻碍回路中电流的变化，使得加在灯泡两端的电压小于220 v，因而灯泡的亮度将变暗，故b选项正确4电熨斗通电一段时间后，熨斗面很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这是因为()a导线的电阻远小于熨斗的电阻，导线消耗的电能很少b通过导线的电流远小于通过熨斗的电流c导线的散热比熨斗快d导线外有绝缘皮隔热解析：选a.导线与电熨斗是串联关系，通过的电流相等，由于导线电阻很小，所以消耗的电能少，选项a正确5如图所示，输入端ab的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法正确的是(l的直流电阻不为零)()a直流成分只能从l经过b交流成分只能从r经过c通过r的电流既有直流成分，又有交流成分d以上说法均不正确解析：选c.电阻器既能通过交流电，又能通过直流电；电感器对交流电有阻碍作用，但并不是一点交流成分也不能通过6启动器是由电容器和氖管两大部分组成的，其中氖管中充有氖气，内部有静触片和u形动触片通常动、静触片不接触，有一个小缝隙，则下列说法不正确的是()a当电源的电压加在启动器两极时，氖气放电并产生热量，导致双金属片受热膨胀b当电源的电压加在启动器两极后，启动器的两个触片才接触，使电路有电流通过c当电源的电压加在启动器两极前，启动器的两个触片就接触着，电路就已经有电流通过d当电路通电后，两个触片冷却，两个触片重新分离解析：选c.依据日光灯的工作原理可知，电源把电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光辉光产生热量使u形动触片膨胀伸展，跟静触片接触把电路接通电路接通后，启动器的氖气停止放电，u形动触片冷却收缩，