2017-2018学年高中物理 第二章 交变电流 第4节 电感器对交变电流的作用 第5节 电感器对交变电流的作用学案 粤教版选修3-2

1、第四节电感对交流电的影响第五节电容器对交流电的影响了解目标知脉络1.通过实验了解电感对交流电的阻断作用，并知道哪些因素与感抗有关。(键)2.通过实验了解电容对交流电的阻断作用，了解交流电可以“通过”电容器，并知道哪些因素与容抗有关。(键)3.了解电感“通过DC阻断交流”和“通过低频阻断高频”的特性和具体应用，可以从能量的角度分析各元件的性能，并将其作为电路设计的选择依据。(困难)4.了解电容器“DC隔离与交流通信”和“低频电阻与高频通信”的特点和具体应用。(困难)电传感器用来阻挡交流电1.实验电路图2.感觉阻力(1)物理意义：表示电感器对交流电的阻断作用的大小。(2)影响电感的因素：线圈电感越

2、大，交流频率越高，电感越大。3.感抗的应用类型低频扼流圈高频扼流圈自感系数更大的较少的感抗大小更大的较少的影响直流和交流电阻直流、低频和高频电阻1.电感对交流电的阻断作用越大，感抗越小。()2.交流频率越高，电感对交流的影响就越大。()3.电感线圈阻碍交流的原因是自感电动势总是阻碍电流的变化。()为什么电感线圈对交流电的电阻随着线圈自感系数和交流电频率的增加而增加？提示电感线圈的阻塞效应是由交流电通过线圈时产生的自感电动势引起的，自感系数越大，自感电动势越大。交流电的频率越高，电流的变化率越大，自感电动势越大，因此阻塞效应越大，感抗越大。如图241所示，当开关闭合时，灯泡点亮，交流电源的频率可

3、以改变，但输出电压的有效值保持不变。讨论1:当交流电源的频率增加时，小灯泡的亮度会有什么变化？图241提示当电源频率增加时，电感线圈的电感增加，小灯泡变暗。讨论2:当交流电源频率降低时，小灯泡的亮度会有什么变化？【提示】当电源频率降低时，电感线圈的电感降低，小灯泡变亮。1.电感线圈对交流电流阻断效应的本质当交流电通过线圈时，由于电流始终在变化，自感现象不断发生，自感电动势总是阻碍电流的变化，这就是线圈电感对交流电的阻碍作用。因此，感抗是由线圈的自感现象引起的。当直流电通过线圈时，电流的大小和方向不变，所以线圈中没有自感电动势。2.感觉阻力电感线圈对电流的电阻用“XL”表示，XL=2 fl= l

4、，其中f为交流频率，l为线圈的自感系数。3.电感和电感之间的关系线圈的自感系数越大，交流频率越高，自感电动势越大，感抗越大，对交流的阻断作用越大。4.线圈(扼流圈)的分类根据不同线圈对交流电的阻断作用，将其分为以下几类：(1)低频扼流线圈结构：闭合铁芯和缠绕在铁芯上的线圈。特点：匝数多，自感大，电阻小。它对低频通信有很大的阻碍，但对DC的阻碍较小。因此，低频扼流圈的作用是“通过DC，阻断交流”。(2)高频扼流线圈结构B.高频扼流线圈的功能是允许低频交流电通过，同时阻止高频交流电通过C.低频扼流圈的作用不仅是阻碍高频交流的通过，而且是阻碍低频交流的通过D.高频扼流圈的电感大于低频扼流圈的电感【解

5、析】扼流圈是利用变化的电流通过线圈时感应出自感电动势，从而阻碍电流的变化，所以a是正确的；高频扼流圈是“低频通过，高频阻断”，所以B是正确的；低频扼流圈是“高频电阻、低频电阻和直流”，所以c是正确的；高频扼流圈的自感系数小于低频扼流圈的自感系数，所以D是错误的。回答美国广播公司2.如图242所示，电路由交流电供电。如果交流电的频率增加，()TutorialNo。图242A.线圈的自感系数增加B.线圈的电感减小了C.电路中的电流增加D.电路中的电流减少【分析】线圈的自感系数是线圈本身的属性，选项A是错误的；随着交流电频率的增加，电感增加，线圈对电流的电阻增加，电路中的电流减少。因此，选项B和C是

6、错误的，而选项D是正确的。答案 D带电感交流电路的动态分析方法1.分析电路中各元件的串并联关系。2.弄清交流电源频率的变化。3.根据电感中线圈的匝数、形状、横截面积和长度以及铁芯是否插入，判断自感系数。4.判断感抗的变化。5.用电感确定支路中电流和电压的变化。电容器用于阻挡交流电和交流电1.实验电路(如图243所示)图2432.实验现象：电路中串联电容时，DC电源接通，灯泡不亮；打开交流电源，灯泡就会亮。3.实验结论：交流电可以通过电容器，但直流电不能通过电容器。4.容抗：表示电容器对交流电的阻断作用的大小。5.影响容抗的因素：电容越大，交流频率越高，容抗越小。6.用途：电容器具有“隔离DC、

7、通交流”的功能。1.电容器相当于交流电路中的电阻器，具有分压功能。()2.当电容器接受交流电时，有自由电荷通过电容器。()3.电容器是“通过DC，阻断交流，通过高频，阻断低频。”()使用220伏交流电源的电气设备和电子仪器的金属外壳与电源之间有良好的绝缘，但有时用手触摸外壳会感到麻木，用测试笔测试时氖管也会发光。为什么？可以采取什么措施来解决这个问题？【提示】机芯和与电源相连的金属外壳形成一个电容，交流电可以通过，也就是说机芯和外壳总是充放电，所以可以感觉到“漏电”。解决办法是金属外壳接地，但事实上，现在生产的电气设备有一个额外的接地线。如图244所示，电容器连接到电路中，并且当连接恒压电源时

8、，灯泡不发光；接通交流电源后，灯泡会亮起。讨论1:交流电如何“通过”电容器？提示所谓的交流电可以“通过”电容器，这实际上是电容器连续充电和放电的交替过程。讨论2:当交流电源电压有效值不变，频率变化时，灯泡的亮度如何变化？提示当交流电源频率增加时，灯泡会亮起；当交流电源频率降低时，灯泡变暗。1.交流电是如何通过电容器的电容器的两个极板相互绝缘。不管是恒流还是交流电，自由电荷都不能通过两个极板之间的绝缘体(电介质)。所谓的交流电“通过”电容器，而不是fr图2452.理解宽容和“阻碍”的作用(1)对容抗的理解：容抗是一个物理量，表示电容器对交流电的阻断作用的大小。容抗的大小与其自身的电容和交流电流的

9、频率有关，交流电流的频率可以用xc=表示，单位为欧姆。虽然这个公式不需要掌握，但它可以用来定性分析问题。当交流电的频率增加时，容抗降低。(2)电容器对交流电的阻断作用：当电源电压推动导体中形成电流的自由电荷向某一方向移动时，电容器双极板上积累的电荷阻止它们向该方向移动，从而对交流电产生阻断作用。(3)“阻塞”的作用可以概括为：“隔离DC，通交流”，“通高频，阻低频”。3.电容器的作用(1) DC阻塞电容器，如图246所示。它的功能是“通过交流和阻止DC”，因为DC不能通过电容器，但交流可以“通过”电容器。具有该功能的电容器具有较大的电容。图246(2)高频旁路电容，如图247所示，具有“通高频

10、、阻低频”的功能，因为对于不同频率的交流电，频率越高，频率越低，容抗越大，即电容对低频交流电有较大的阻断作用，但对高频交流电的阻断作用较小。图2474.电阻、感抗和容抗的区别抵抗感抗容抗产生的理由定向运动自由电荷与静止离子的碰撞由于电感线圈的自感现象，阻碍了电流的变化电容器两极积累的电荷对沿此方向移动的电荷的电阻在电路中的特征它对DC和AC有阻断作用它阻碍了交流对DC的阻塞效应是无限的，对交流的阻塞效应随着频率的降低而增加决定因素它由导体本身(长度、厚度、材料)决定，并与温度有关它由线圈本身的自感系数和交流频率决定它是由电容的大小和交流电的频率决定的电动的转变和应用工作电流通过电阻做功，电能转

11、化为内能电能和磁场可以来回转换电能和电场可以来回转换3.(多种选择)如图248所示，连接到交流电源的电灯泡正常发光。以下说法是正确的()图248A.将电介质插入电容器，灯泡就会变亮B.增加电容器两个极板之间的距离，灯泡就会变亮C.减小电容器两个极板之间的面对面积，并调暗灯泡D.降低交流电的频率，调暗灯泡【分析】电容与介电常数成正比，与相对面积成正比，与两极板间的距离成反比。电容阻抗与电容成反比，与频率成反比。当电介质插入电容器时，电容增加，电容阻抗降低，灯泡变亮，A正确；电容器两极板之间的距离增加，电容减小，容抗增加，灯泡变暗，B是错误的；减小电容两极的相对面积，减小电容，增加容抗，调暗灯泡，c是正确的；交流频率降低，容抗增加，灯泡变暗，D正确。回答自动呼叫分配器4.(多种选择)在图249所示的电路中，一个灯泡和一个可变电容器串联在一起。下面的说法是正确的()图说不。图249A.甲、乙连接到稳定的DC，灯泡发光B.甲和乙用交流电连接，灯泡发亮C.当交流电连接到端子a和b时，灯泡点亮，电容器的电容增加，灯泡的亮度增加D.甲和乙用交流电连接，灯泡发亮。在不改变交流电有效