2019_2020学年高中物理第二章4电容器在交流电路中的作用课件教科版.pptx

1、4.电容器在交流电路中的作用,1.通过实验知道电容器对交变电流的导通和阻碍作用. 2.知道容抗的物理意义及影响因素. 3.知道电容器在电子技术中的应用. 4.能够分析简单交流电路中电容器的作用.,一、电容器对交变电流的导通作用 1.实验电路. 2.实验现象. 电路中串有电容器时,接通直流电源,灯泡不亮;接通交流电源,灯泡亮. 3.实验结论. 交变电流能够通过电容器,直流电不能通过电容器. 4.电容器导通交变电流的实质. 两极板间的电压周期性变化,使电容器反复地充电和放电,在电路中形成交变电流.,二、电容器对交变电流的阻碍作用 1.实验探究. (1)实验电路:如图所示. (2)探究过程: 闭合S

2、和S,改变交变电流的频率、电压,观察两个灯泡D和D的发光情况. 断开S,使交变电流的电压不变,频率变化时,观察灯泡D的亮度变化. 断开S,交变电流的电压、频率不变,改变电容器的电容,观察灯泡的亮度变化. (3)实验结论:电容器对交变电流有阻碍作用,且其阻碍作用的大小与交变电流的频率和电容器的电容有关.,2.容抗. 电容器对交变电流的阻碍作用. 3.影响容抗大小的因素. 电容器的电容越小,容抗越大;交变电流频率越低,容抗越大.公式,电容器对交变电流的阻碍作用同电阻对电流的阻碍作用相同吗?电容器对交变电流的阻碍作用与电容器对直流电的阻碍作用相同吗? 提示:均不相同.电阻对电流的阻碍作用与电阻内的自

3、由电荷或导电离子的热运动有关.电容器对直流电为完全的阻隔,不能通过;电容器对交变电流的阻碍作用表现为容抗,电容器具有容抗是由于极板充电带有电荷后,会产生阻碍电流的反向电压,从而对继续充电过程产生阻碍作用.,三、电容器在电子技术中的应用 1.隔直电容. 只让交流信号通过而直流成分不能通过,如下图甲所示. 2.旁路电容. 低频信号不能通过而高频干扰信号可以通过,如下图乙所示.,隔直电容和旁路电容在电路中的作用是否相同? 提示:不相同.隔直电容让有用的交流信号通过;旁路电容把无用的高频信号过滤掉.,探究一,探究二,电容器对交变电流的导通作用 1.交变电流通过电容器时,自由电荷没有真正通过两极板间的绝

4、缘介质.电路中的电流是因为交流电源对电容器不断地充、放电形成的. (1)电容器的两极板之间是相互绝缘的,不论是恒定电流还是交变电流,自由电荷都不能通过两极板之间的绝缘介质.通常所说的交变电流“通过”电容器,并不是自由电荷穿过了电容器,而是在交流电源作用下,当电压升高时电容器充电,电容器极板上的电荷量增加,形成充电电流,如图甲所示;当电压降低时电容器放电,电容器极板上的电荷量减少,形成放电电流,如图乙所示.由于电容器反复不断地充电和放电,使电路中有持续的交变电流.,探究一,探究二,(2)当电容器与直流电源的两极相连接时,除了接通的瞬间因电容器充电而有瞬时电流外,一旦充电完毕,电容器两极板间的电压

5、与电源两极的电压相等,且保持不变,电路中就没有电流了.,探究一,探究二,2.当把电容器单独或是与其他用电器串联接在直流电源两端时,其两极板间的电压相同,如果接在交流电源两端,电压不同. 当导线电阻不能忽略,或电路中还串联有其他用电器时,电容器仍然周期性地充电和放电,只是这种情况下电路电压会被电阻或其他用电器分担掉一部分,电容器两极板间的交流电压不等于电路两端的交流电压.,探究一,探究二,电容器对交变电流的阻碍作用 电容器具有容抗是由于极板充电带有电荷后,会产生阻碍电流的反向电压,从而对继续充电产生阻碍作用.电容越大,在充电过程中两极板间电压增长就越慢,对继续充电的阻碍作用就越小;交变电流的频率

6、越高,即电流方向变化越快,电容器两极板间电压还来不及达到较高时,电流就已经反向,从而对继续充电的阻碍作用变小.因此,电容越大,交变电流频率越高,容抗越小. 特别提醒电容器的容抗大小的计算公式是,式中f是交变电流的频率,C是电容器的电容.,【例题1】(多选)如图所示,将电灯与电容器串联接入通有交变电流的电路中,灯泡发光,则() A.自由电荷通过了电容器两极板间的绝缘电介质 B.自由电荷没有通过电容器两极板间的绝缘电介质 C.接入交流电源使电容器两极板间的绝缘电介质变成了导体 D.电容器交替进行充放电,电路中就有电流,表现为交变电流“通过”了电容器 解析:与电容器串联的灯泡,接在交变电流的电路中.

7、灯泡发光,说明有电流通过灯泡,但形成电流的电荷并没有通过电容器两极板间的电介质.使灯泡发光的电流只是随着电压变化而对电容器不断充电与放电的电流,就好像有电流通过电容器. 答案:BD,反思电容器对交变电流的导通作用,是一种等效导通.它的实质是电容器不停地充电、放电,其间没有电荷通过电容器,电容器没有被击穿.故在应用电容器时,要注意两端的交变电压最大值不能超过其击穿电压.,【例题2】(多选)如图所示,平行板电容器与灯泡串联,接在交流电源上的灯泡正常发光,则() A.把电介质插入电容器,灯泡一定变亮 B.把电容器两极板距离增大,灯泡一定变亮 C.使电容器两极板正对面积减小,灯泡一定变亮 D.使交变电流频率增加,灯泡变亮 点拨:解答本题应把握以下三点: (1)理解容抗的本质; (2)熟练掌握平行板电容器的电容的影响因素; (3)理解电容大小与容抗的关系.,解析:由电容器电容的影响因素可知:插入电介质,电容C增大;极板间距离d增大,C减小;减小两极板正对面积,C减小.因电容越大,容抗越小