人教版选修(3-2)《电感和电容对交变电流的影响》教案1

1、最新人教版选修（3-2）电感和电容对交变电流的影响教案1五章交变电流5.3 电感和电容对交变电流的影响【教学目标】1 .知道为什么电感对交变电流有阻碍作用.2 .知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关.3 .知道交变电流能通过电容 ，知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用.4 .知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关.重点：电感和电容对交变电流的影响难点：电感和电容对交变电流的影响【自主预习】 二感抗1 .定义： 对电流阻碍作用的大小，用感抗表示.2 .感抗的成因：因为交变电流的 随时间周期性变化，这个变化的电流 通过线圈时产生一个自感

2、电动势 ，自感电动势总是阻碍 的变化，故线圈对交变电流 有阻碍作用，这就是感抗.3 .决定因素：研究可得出线圈的感抗 Xl与它的自感系数 L及交变电流的频率f间有如下的关系：XL = 2TtfL二、低频扼流圈和高频扼流圈1 .低频扼流圈：自感系数 的线圈（约几十亨）,线圈电阻较，对直流的阻 碍作用较/R_,这种线圈可以“通 , 阻”。2 .高频扼流圈：自感系数较小的线圈（约几个毫亨），对低频交变电流的阻碍作用较而对高频交变电流的阻碍作用很, 可以用来“通，阻"。三、交变电流能够“通过”电容器.（1）电流实际上并没有通过电容器,也就是说,自由电荷定向移动,不会从一个极板经极板间的电介质

3、到达另一个极板.（2）电容器“通交流”，只不过是在交变电压的作用下，当电源电压升高时 ，电容器 ，电荷向电容器的极板上集聚，形成;当电源电压降低时 ，电容器 ,电荷从电容器的极板上放出 ，形成.电容器交替进行充电和放电电路中就有了电流，表现为交流“通过” 了电容器.四、容抗1 .定义： 对交流的阻碍彳用的大小，用容抗来表示.2 .成因：电容器接入交流电路中后，极板上的电荷形成了二极板间的电压 ，这电压和电源电压相反，从而产生了对交变电流的阻碍作用，即形成了容抗.3 .决定因素：交流电路中的容抗和交变电流的频率、电容器的电容成反比.容抗与交变电流的频率和电容的关系为Xc= 1/2 fC,即交流电

4、的频率越大，电容越 ， 电容器对交变电流的阻碍作用越小，容抗越.五、电感和电容在电路中的作用1 .电感的作用是：“通 、阻、通、阻” .2 .电容的作用是：“通 、直流、通、阻” .【典型例题】一、电感对交变电流的影响【例1】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（）A. I' >IB . I ' <I图3C. I' = I D .无法比较【例2】一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图所示.一块铁插进线圈之后，该灯将：（）A .变亮B .变暗C .对灯没影响 D .无法

5、判断二、交变电流通过”电容器【例3】对交流电通过电容器的理解正确的是（）A.交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体 B.交变电流定向移动的电荷通过电容器两板间的绝缘介质C.交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器D.交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质（击穿除外） 三、电容对交变电流的影响例4如图1所示，某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过.为了保护输电线不至 于被压坏，可预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过.电线穿管的方案有两种 甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过，乙方案是只铺设一

6、根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过，如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说法正确的是（）甲乙6 / 6A.无论输送的电流是恒定电流还是交变电流.甲、乙两方案都是可行的B.若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的C.若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D.若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的【思维步步高】恒定电流和交变电流的区别是什么？钢管与电流间形成什么电器元件? 怎样才能消除影响？ 四、电容、电感在电路中的综合应用例5如图3所示，从AO输入的信号中，有直流电和交流电两种成分.（1）现在要求信号到达BO两端只有交流电，没有直流电，需要在AB

7、端接一个什么元件？该元件的作用是什 么？（2）若要求信号到达 BO端只有直流电而没有交流电，则应在AB端接入一个什么元件? 该元件的作用是什么？【课后练习】1.如图4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A .把电介质插入电容器，灯泡变亮B.增大电容器两极板间的距离 ，灯泡变亮C.减小电容器两极板间的正对面积，灯泡变暗D.使交变电流频率减小，灯泡变暗2.如图5所示,把电阻R,电感线圈L,电容C并联,接到一个交流电源上，三个电流表示数相 同，若保持电源电压大小不变，而将电源频率增大，则三个电流表示数Ii、b I3的关系是（）A、Il=l2=l3B、Il>l2>l3C、

8、I2>I 1>I 3D、I3>I 1>I 23.如图53 6所示,输入端ab的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中，正 确的是（L的直流电阻不为零）（）A.直流成分只能从L通过IB.交流成分只能从R通过C.通过R的既有直流成分又有交流成分°TD .通过L的直流成分比通过R的直流成分要大,4 .如图5 37所示电路中2为220 V交流电源，C为电容器，R是电阻，这 一交流电路电压有效值关系是U2= UR+ uC.关于交流电压表的示数，下列说法正确的是（）A,等于220 VB,大于220 VC.小于220 V D.等于零5 .如图53 8所示，交流电源的

9、电压为 220 V,频率f=50 Hz,三只灯Li、相同，线圈L无直流电阻，若将交流电源白频率变为 f=100出,则（）A. Li灯比原来亮B. L2灯比原来亮C. L3灯和原来一样亮D. L3灯比原来亮6 .如图5所示，Li、L2和L3是相同型号的白炽灯，Li与电容器C串联,L2与带铁芯的线圈L串联,L3与一个定值电阻 R串联.当a、b间接电压有效值为 U、频率为f的正弦交流电源时，三只灯泡的亮度相同.现将 a、b间接另一正 弦交流电源时，发现灯泡Li变亮、L2变暗、L3亮度不变.由此可 知，另一正弦交流电源可能是（）A.电压有效值仍为 U,而频率大于fB.电压有效值大于 U,而频率大于fC

10、.电压有效值仍为 U,而频率小于fD.电压有效值小于 U,而频率大于f7.如图6所示交流电源的电压有效值跟直流电源的电压相等，当将双刀双掷开关接到直流电源上时，灯泡的实际功率为Pi,而将双刀双掷开关接在交流电源上时，灯泡的实际功率为 P2U（）A . Pi = P2B. Pi>P2C. Pi<P2D .不能比较8 .如图8所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端 ，当交变电 0源的频率减小时（）A.电容器电容增加B.电容器电容减小C.电灯变暗D.电灯变亮9 .如图9所示，两位同学利用图示装置做实验，第一位同学使ab在导轨上匀速运动，第二位同学使ab在导轨上做变速运动，但两位同学

11、对ab杆做的功一样多，第一位同学的方法使小 灯泡消耗电能为Wi,第二位同学的方法使小灯泡消耗的电能为它们相比较（）A Wi = W2b wlC. Wi<W2D,无法确定，为使放大器仅得到交流低10 .某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分 频成分，下图所示电路中可行的是（）11 .在图5312电路中，L为电感线圈，R为灯泡的电阻，电流表和电 压表均为理想电表，交流电源的电压 u = 220小sin100击V,若保持其有效值不 变，只将电源频率改为100 Hz,下列说法正确的有（）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12 .如图5 316所示的电路中，当a

12、、b端加直流电压时，L1灯发光，L2灯不亮，当加同样电压的交流电源时，L1发光但较暗，L2灯发光较亮，则以下各项正确的是A. A中接的是电感线圈 上中接的是电容器B. A中接的是电容器，B中接的是电感线圈C. A中是电阻臼中接的是电容器D.若加的交流电频率增大，电压不变，则L1灯变得更暗，L2灯变 得更亮答案：例1.解析 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 作是纯电阻，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.答案 B例 2. 解析 线圈和灯泡是串联的 , 当

13、铁插进线圈后, 电感线圈的自感系数增大, 所以电感器对交变电流阻碍作用增大, 因此电路中的电流变小 , 则灯变暗。答案 B例 3. 解析 电流能 “ 通过 ” 电容器 ,并非电荷真的通过电容器两板间的电介质,而是交变电流交替对电容器充放电, 电容器中并未有电荷通过,电路中有了电流,表现为交变电流通过了电容器答案CD例 4 答案 BC解析恒定电流对于一根还是两根钢管毫无影响,但交变电流通过的导线和钢管之间形成电容器,对交变电流有阻碍作用,而两根线从一根钢管中穿过,并且任一时刻电流的方向都等大反向,产生的影响抵消例 5. 答案 根据电容和电感对直流电和交流电的作用原理进行分析(1) 因为BO 端不

14、需要直流电,只需要交流电故根据电容C 有“通交流,隔直流”作用,应在AB端接入一个电容器C,该电容器对直流电有阻碍作用，能通过交流电.(2)因为BO 端不需要交流电,只需要直流电故根据电感L 有“通直流, 阻交流”的作用 ,应在 AB 端接入一个电感线圈,该线圈对交流电有阻碍作用,能通过直流电课后练习1 . 【解析】把电介质插入电容器, 电容增大,电容器对交变电流阻碍作用变小,所以灯泡变亮,故A 正确。增大电容器两极板间的距离,电容变小,电容器对交变电流阻碍作用变大,所以灯泡变暗故B 错。减小电容器两极板间的正对面积,电容变小灯泡变暗正确,故 C 正确。交变电流频率减小 , 电容器对交变电流阻

15、碍作用增大,灯泡变暗,故D 正确。【答案】 ACD2 . 【解析】 交流电频率增大,电阻 R 对电流的阻碍作用不变所以 A 1 表读数不变。频率增大, 电感线圈对交变电流阻碍作用增大,对电流的阻碍作用变大,所以电流变小,A2 表读数变小。频率增大, 电容器对交变电流阻碍作用变小,对电流的阻碍作用变小,所以电流变大,A3 表读数变大故答案为 D 。3 . 答案 CD解析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RB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,因为导线的一般直流电阻都很小，所以通过线圈的直流要比通过R的要大，D正确

16、.4 . 答案C5 . 答案AC解析 电容器的容抗与交流电的频率有关,频率高、容抗小,即对高频交流电的阻碍作用小,所以A 项正确线圈对交流电的阻碍作用随频率升高而增大,所以B 项错电阻R 中电流只与交流电有效值及R值有关，所以C项正确,D项错.6 答案 A解析 由题述中与一个定值电阻R 串联的灯泡L3 亮度不变可知,所接的另一正弦交流电源的电压有效值仍为U.灯泡Li变亮，说明与Li串联的电容器 C容抗变小.由影响容抗的因素可知,这是由于正弦交流电的频率增大所以正确选项是A.7 答案 B解析开关接在直流电源上时，线圈对直流没有阻碍作用，电能全部转化为小灯泡的内 能.而当双刀双掷开关接在交流电源上

17、时 ，线圈对电流有阻碍作用，因此电能除转化成灯泡的 内能外，还有一部分电能与磁场能往复转化 ，因此Pi>P2,故选B.8 .答案 C解析 电容器的电容是由电容器本身的特性所决定的 ，与外加的交变电源的频率无关 ，选 项A和B是错误的，当交变电源的频率减小时，电容器充放电的速度减慢，电容器的容抗增大， 电流减小，电灯变暗，故C X,D错.9 .答案 B解析 匀速运动时，产生的感应电动势是稳定的 ，感应电流也是恒定的，因此在线圈上不 会产生感抗，所以通过小灯泡的电流大，消耗的电能多；当 ab做变速运动时，产生的感应电动 势是变化的，感应电流也是变化的，在线圈上产生感抗，使通过小灯泡的电流减小 ，因此消耗的 电能少.故B正确.10 .答案 D解析 A图放大器得到所有成分；B图放大器可得到直流成分，若为高频扼流圈也可得到低频成分；C图既可得高频成分也可得低频成分；D图通过C1的是高、低频都有，通过C2的是旁路电容让高频成分滤去，故D正确.11 .解析：选BC.由u = 220d2sin100 t tV可知电源原来的频率：fnSnHznSO