魯科版本物理選修(3-2)第三節(jié)（交變電流中的電容和電感）教案

1、沂水四中 2011 - 2012 學(xué)年度第二學(xué)期高二、物理 * 選修3-2* 講案編寫： 審核： 周次上課時(shí)間2012-3-7課型新授課課題第三節(jié)、電感和電容對(duì)交變電流的影響學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 理解電感、電容器對(duì)交變電流有阻礙作用的原因.2. 知道影響感抗、容抗的因素3. 會(huì)根據(jù)電感、電容對(duì)交變電流的作用解決有關(guān)問題.學(xué)習(xí)重點(diǎn)電感、電容器對(duì)交變電流 有阻：作用的原因?qū)W習(xí)難點(diǎn)根據(jù)電感、電容對(duì)交變電流的作用解決有關(guān)問題.· 教學(xué)過程課前預(yù)習(xí)1實(shí)驗(yàn)表明，電感對(duì)交變電流有阻礙作用電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小用感抗表示線圈的_越大，交變電流的_越高，阻礙作用越大，感抗也越大低頻扼流圈的自感系數(shù)很大，

2、它有“_”的作用；高頻扼流圈的自感系數(shù)較小，它有“_”的作用2電容對(duì)交變電流的阻礙作用(1)通過實(shí)驗(yàn)可以看到交變電流能夠通過電容器，其實(shí)自由電荷并未通過極板間的絕緣介質(zhì)，只是在交變電壓的作用下，電容器交替進(jìn)行_，電路中就有了電流(2)容抗：表示電容對(duì)交流的阻礙作用的大小_越大，交流的_越高，電容器對(duì)交流的阻礙作用越小，容抗也越小(3)電容在電路中的作用是：“_”問題探究一、電感器對(duì)交變電流的阻礙作用 1、電感在交變電流中的作用 通直流、阻交流、通低頻、阻高頻. 2、電感線圈對(duì)交變電流的阻礙作用的本質(zhì) (1)交變電流通過線圈時(shí)，由于電流時(shí)刻都在變化，所以自感現(xiàn)象就不斷地發(fā)生，而自感電動(dòng)勢(shì)總是要阻

3、礙電流變化的，這就是線圈的電感對(duì)交變電流的阻礙作用. (2)電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小用感抗來表示，線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)就越大，對(duì)交變電流的阻礙作用越大，感抗就越大. 3、電感在直流電路中的作用 直流電通過線圈時(shí)，由于電流沒有發(fā)生變化，因此沒有自感電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生，因此線圈在直流電路中的作用只有線圈電阻對(duì)電流的阻礙作用. 4、電感對(duì)交變電流的阻礙作用的實(shí)例 (1)低頻扼流圈 構(gòu)造：線圈繞在鐵芯上，匝數(shù)多，電阻小. 作用：通直流、阻交流(小阻低頻，大阻高頻). (2)高頻扼流圈 構(gòu)造：線圈繞在鐵氧體上，匝數(shù)少，電阻更小。作用：通低頻、阻高頻.【典例1】一個(gè)燈泡通

4、過一個(gè)粗導(dǎo)線的線圈與一交流電源相連接，如圖所示，一塊鐵插進(jìn)線圈之后，該燈將 ()A變亮B變暗C對(duì)燈沒影響 D無法判斷【變式1】問題探究二、電容器對(duì)交變電流的阻礙作用 1、電容器在交變電流中的作用 通交流，隔直流，通高頻，阻低頻. 2、交變電流“通過”電容器的本質(zhì) (1)把交流電源接到電容器兩個(gè)極板上后，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，電源給電容器充電，電荷向電容器極板上聚集，在電路中，形成充電電流；當(dāng)電源電壓降低時(shí)，電容器放電，原來極板上聚集的電荷又放出，在電路中形成放電電流. 電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有電流，好像是交流“通過”了電容器，但實(shí)際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì). (2)

5、電容對(duì)交變電流阻礙作用的大小用容抗表示，電容越大，交變電流頻率越高，容抗越小. 3、電容在直流電路中的作用 隔直流：直流電流無法通過電容器，分析電路時(shí)把它看成斷路. 4、電容器對(duì)交變電流作用的應(yīng)用 (1)隔直電容器，如圖 5 - 49 甲所示作用是“通交流、隔直流”，因?yàn)橹绷麟姴荒芡ㄟ^電容器，交流電能“通過”電容器. 起這樣作用的電容器的電容要大些. (2)高頻旁路電容器，如圖 5 - 49 乙所示作用是“通高頻，阻低頻”，因?yàn)閷?duì)不同頻率的交流電，頻率越高，容抗越小，頻率越低，容抗越大，即電容對(duì)低頻交變電流阻礙作用大，對(duì)高頻交變電流阻礙作用小. 起這樣作用的電容器電容要小些.【典例2】如圖所示

6、，平行板電容器與燈泡串聯(lián)，接在交流電源上，燈泡正常發(fā)光，則 ()A把電介質(zhì)插入電容器，燈泡將變亮B把電容器兩極板距離增大，燈泡將變亮C使電容器兩極板正對(duì)面積減小，燈泡將變暗D使交流電頻率增加，燈泡變暗 問題探究拓展一、直流電路和交流電路的區(qū)別 在直流電路中，電流的大小由電壓和電阻決定，而在交流電路中，決定電流大小的除了電壓和電阻外，還與電感和電容對(duì)交變電路的阻礙作用有關(guān)，電路中電感線圈和電容器的兩端均有電壓，在交變電流的頻率不變時(shí)，純電感電路中和純電容電路中，電流大小跟電壓成正比.二、電阻、感抗、容抗的比較電阻感抗容抗產(chǎn)生的原因定向移動(dòng)的自由電荷與不動(dòng)的離子間的碰撞電感線圈的自感現(xiàn)象阻礙電流的

7、變化電容器兩極板上積累的電荷對(duì)向這個(gè)方向定向移動(dòng)的電荷的反抗作用在電路中的特點(diǎn)對(duì)直流、交流均有阻礙作用只對(duì)變化的電流，如交流有阻礙作用不能通直流，只能通交變電流.對(duì)直流的阻礙作用無限大，對(duì)交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大決定因素由導(dǎo)體本身(長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料)決定，與溫度有關(guān)由線圈本身的自感系數(shù)和交流的頻率決定(成正比)由電容的大小和交流頻率決定(成正比)能量轉(zhuǎn)化電流通過電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化說明：電感、電容接到交流電源上時(shí)，電能與磁場(chǎng)能或電場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化，所以電感、電容上不會(huì)消耗電能，而電流通過電阻時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，從而造成電能的損耗. 三、電容器、

8、電感器的應(yīng)用1、電容器的應(yīng)用 (1)隔直電容器：如圖 5 - 51 甲所示，作用是“通交流直流”，即直流不能通過電容器，交變電流能“通過”電容器這樣作用的電容器的電容要大些. (2)高頻旁路電容器：如圖 5 - 51 乙所示，作用是“通高頻，阻低頻”，即對(duì)不同頻率的交變電流，頻率越高，容抗越小，頻率越低，容抗越大，即電容對(duì)低頻交變電流阻礙作用大. 對(duì)高頻交變電·流阻礙作用小，越這樣作用的電容器的電容要小些. 2、電感器的應(yīng)用 (1)低頻扼流圈：可起到“通直流、阻交流”的作用. (2)高頻扼流圈：可起到“通直流、通低頻，阻高頻”的作用. 3、電感和電容的組合應(yīng)用 根據(jù)電感、電容對(duì)交變電

9、流電阻礙作用的特點(diǎn)，可以將二.者結(jié)合到一起來完成一定的任務(wù). (1)如果將電容與負(fù)載并聯(lián)，然后與電感串聯(lián)，就能更好地起到濾掉電流中交流成分或高頻成分的作用. 如圖5 - 52所示. (2)如果將電感與負(fù)載并聯(lián)，然后與電容串聯(lián)，就能更好的起到濾掉電流中直流成分或低頻成分的作用. 如圖5 - 53所示.疑難、不懂記錄處:課后作業(yè)：1、進(jìn)一步鞏固本節(jié)知識(shí) 2、預(yù)習(xí)下一節(jié)學(xué)案第三節(jié)、電感和電容對(duì)交變電流的影響1電感對(duì)交變電流的影響的以下說法中，正確的是()A電感對(duì)交變電流有阻礙作用B電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小叫感抗C電感對(duì)某一頻率的交變電流的阻礙作用跟線圈的自感系數(shù)有關(guān)D線圈的自感系數(shù)越大，交變電流

10、的頻率越高，電感對(duì)交變電流的阻礙作用就越大2電容對(duì)交變電流的影響的以下說法中，正確的是()A交變電流能通過電容器B電容器具有通直流、阻交流的作用C電容器電容較小時(shí)，它具有通高頻、阻低頻的功能D電容器的電容越大，交變電流的頻率越高，電容器對(duì)交變電流的阻礙作用就越小3下列說法中，正確的是()A電感對(duì)交流的阻礙作用是因?yàn)殡姼写嬖陔娮鐱電容對(duì)交流的阻礙作用是因?yàn)殡娙萜饔须娮鐲感抗、容抗和電阻一樣，電流通過它們做功時(shí)都是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D在交變電流中，電阻、感抗、容抗可以同時(shí)存在4如圖所示的電路中，a、b兩端連接的交流電源既含高頻交流，又含低頻交流，L是一個(gè)25mH的高頻扼流圈，C是一個(gè)100pF的電容器，R是負(fù)載電阻，下列說法正確的是()AL的作用是“通低頻，阻高頻”BC的作用是“通交流，隔直流”CC的作用是“通高頻，阻低頻”D通過R的電流中，低頻交流所占的百分比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高頻交流所占的百分比5如圖所示，甲、乙是規(guī)格相同的燈泡，接線柱a、b接電壓為U的直流電源時(shí)，無論電源的正極與哪一個(gè)接線柱相連，甲燈均能正常發(fā)光，乙燈完全不亮當(dāng)a、b接電壓的有效值為U的交流電源時(shí)，甲燈發(fā)出微弱的光，乙燈能正常發(fā)光，則下列判斷正確的是()A與甲燈串聯(lián)的元件x是電容器，與乙燈串聯(lián)的元件y是電感線圈B與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器C與甲燈串聯(lián)的元件x是