2019-2020学年高中物理 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3节电感和电容对交变电流的影响,学习目标1.通过实验理解电感对交流电的阻碍作用，知道感抗的物理意义及影响因素。2通过实验理解电容对交变电流的阻碍作用，知道容抗的物理意义及影响因素。3了解电容和电感在电工和电子技术中的应用，能够分析简单电路中的电容、电感的作用。,一、电感器对交变电流的阻碍作用1实验探究(1)实验目的：了解并验证电感线圈对交变电流的阻碍作用。,(2)实验电路：,图531,取直流电源的电压与交流电电压的有效值_。(3)实验现象：接通直流电源时，灯泡_；接通交流电源时，灯泡_。(4)实验结论：电感线圈对交变电流有_作用。,相等,亮些,暗些,阻碍,2感抗(1)物理意义：表示电感器对交流的_的大小。(2)影响感抗大小的因素：线圈的_越_，交流的_越_，感抗越大。,阻碍作用,自感系数,大,频率,高,3感抗的应用(1)低频扼流圈：自感系数较_，具有“通_流，阻_流”的特性。(2)高频扼流圈：自感系数较_，具有“通直流，通_频，阻_频”的特征。,大,直,交,小,低,高,二、电容器对交变电流的阻碍作用1交变电流能够通过电容器(1)实验电路(如图532)：,图532,(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。2容抗(1)物理意义：表示电容对交变电流的_的大小。(2)影响容抗大小的因素：电容器的电容越_，交流的频率越_，容抗越小。(3)特性：电容器具有“_”的作用。,直流,交流,阻碍作用,大,高,隔直流通交流,判断下列说法的正误。1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。()2交流电的频率越高，电感对交流的阻碍作用越大。()3高频扼流圈可以“通高频，阻低频”。(),自主思考,4直流电流能通过电容器。()5电容器接上交流电源，电荷可以通过电容器形成电流。()6电容器的电容越大，容抗就越大。()7电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地。(),电感对交变电流的阻碍作用的成因分析1电感对交变电流的阻碍作用的成因通过线圈的电流大小和方向变化，都会引起通过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，这种现象就是自感现象。根据楞次定律，自感电动势所引起的感应电流总是要使它产生的磁场阻碍线圈内原有磁场的变化，所以自感电动势对线圈中电流的变化有阻碍作用，这样就形成了对交变电流的阻碍作用，电感对交变电流阻碍作用的大小就称为感抗。,考点一对感抗的理解,2感抗的两个决定因素决定感抗大小的因素有两个：一是交变电流的频率，二是自感系数l。l决定于线圈本身的性质，即线圈匝数、横截面积、有无铁芯等因素。,由上面第二个因素可知：要求低频扼流圈感抗大，就要用自感系数较大的线圈即匝数较多并有铁芯的扼流圈来担任；高频扼流圈的自感系数要小得多，可以用匝数少且没有铁芯的扼流圈来担任。,特别提醒(1)电感对交变电流存在阻碍作用，这种阻碍作用与交变电流的频率有关，频率越高，感抗越大。(2)电感“通直流，阻交流，通低频，阻高频”。,图533,a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,答案bc,2一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图534所示。一铁块插进线圈之后，该灯将,图534,a变亮b变暗c对灯没影响d无法判断解析加入铁芯后线圈的自感系数增大，感抗增大，降落在线圈上的电压增大，灯上的电压减小，所以灯变暗。答案b,规律总结1电感对直流电的阻碍是线圈的电阻，若电阻不计，则无阻碍。2线圈对交变电流的感抗大小要从线圈本身的自感系数和交变电流的频率上来分析，对自感系数而言，有铁芯时的自感系数比没有铁芯时要大得多。,1容抗的成因(1)当接到交流电源上时，电源使导线中的自由电荷向某一方向定向移动，对电容器进行“充放电”。(2)电容器在充放电的过程中，电容器两极板上聚集着等量异种电荷，从而在两极板间存在着电场，此电场的电场力阻碍着电荷的定向移动，其表现就是电容器在交变电流通过时的阻碍作用。,考点二对容抗的理解,2影响容抗大小的因素(1)电容器的电容：电容器的电容越大，电容器容纳电荷的本领就越大，即在容纳相同电荷的情况下，电容大时电压小，电场力对电荷充电时的阻碍作用力就小，所以容抗就小。(2)交流的频率：交流的频率越高，充电和放电的时间就短，相同电路电容器上聚集的电荷就少，电容器所达到的电压就小，排斥充电和放电的电场力就小，从而阻碍作用就小，所以容抗就小。,题组突破3(多选)如图535所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是,图535,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减少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,解析把电介质插入电容器，c变大，容抗变小，灯泡变亮；增大电容器两板间的距离，c变小，容抗变大，灯泡变暗；减少电容器两板间的正对面积，c变小，容抗变大，灯泡变暗；频率减小，电容对交变电流的阻碍作用变大，灯泡变暗。电容器在电路中特点为“通交流，隔直流；通高频，阻低频”。故选acd。答案acd,4(多选)如图536所示实验电路，直流电源电压与交流电源电压的有效值均为220v，s为双刀双掷开关，下列哪个叙述正确,图536,a当s掷向a、b时，电阻r的电压为220vb当s掷向a、b时，电阻r的电压为0c当s掷向c、d时，电阻r的电压为0d当s掷向c、d时，电阻r的电压小于220v,解析接直流电源时，电路稳定后没有电流，电阻两端电压为0，故a错b对；接交流电源时，电路中有电流，r两端电压不为零，故c错；由于电容对交流电有容抗，与电阻r分压，因此r的电压小于220v，d对。答案bd,规律总结电容器的容抗大小从电容和交变电流的频率两个方面来判定，而电容的大小与平行板电容器的介电常数、正对面积和板间距有关。,考点三电阻、感抗、容抗的对比,特别提醒电感、电容接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能往复转化，所以电感、电容上不会消耗电能，而电流通过电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能的损耗。,例题如图537所示，电路中完全相同的三只灯泡a1、a2、a3分别与电阻r、电感l、电容c串联，然后再并联到220v、50hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同。若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到60hz，则发生的现象是,图537,a三灯亮度不变b三灯均变亮ca1不变，a2变亮、a3变暗da1不变，a2变暗、a3变亮思路引导,解析当交变电流的频率增大时，线圈对交变电流的阻碍作用增大，通过灯泡a2的电流将因此而减小，所以灯泡a2的亮度将变暗；而电容对交变电流的阻碍作用则随交变电流频率的增大而减小，即流过灯泡a3的电流增大，所以灯泡a3将变亮；由于电阻的大小与交变电流的频率无关，流过灯泡a1的电流不变，因此其亮度也不变。答案d,(多选)“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器。音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动。如图538所示为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b输入，l1和l2是电感线圈，c1和c2是电容器，则,变式训练,图538,a甲扬声器是高频扬声器bc2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器cl1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器dl2的作用是减弱通过乙扬声器的低频电流,解析电感线圈的作用是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”，电容器的作用是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”。既有高频又有低频的音频电流经过l1的阻碍和c1的旁通，在甲扬声器中通过的