高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機 學案4 探究電阻、電感和電容的作用同步備課課件 滬科版選修32

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1、4探究電阻、電感和電容的作用第2章交變電流與發(fā)電機目標定位1.知道電阻器對交流電的阻礙作用與對直流電的阻礙作用相同.2.能理解電感器、電容器對交變電流形成阻礙作用的原因.3.知道用感抗、容抗來表示電感器、電容器對交變電流阻礙作用的大小.4.能夠分析簡單電路中的電容器、電感器的作用.內容索引知識探究達標檢測知識探究1一、電阻器對交變電流的作用一、電阻器對交變電流的作用閱讀教材相關內容，結合圖1回答下列問題(A、B是規(guī)格相同的燈泡)：(1)當開關S扳向交流電源時，兩只燈泡的亮度是否相同？這說明什么問題？B比A更亮些，這說明電阻器對交流電有阻礙作用. 答案圖1(2)把開關S扳向直流電源和交流電源，比

2、較這兩種情況下燈泡A的亮度有沒有變化，這又說明什么問題？ 答案開關S扳向直流電源和交流電源，兩種情況下燈泡A的亮度相同，這說明電阻器對交流的阻礙作用跟對直流的阻礙作用相同.要點總結要點總結1.電阻器對交變電流和直流電的阻礙作用是 的.2.在交流電路中，電阻定律和歐姆定律都 .成立相同甲圖中燈泡比乙圖中燈泡更亮，說明電感器對交變電流有阻礙作用.二、電感器對交變電流的作用二、電感器對交變電流的作用如圖2所示，把帶鐵心的線圈L與小燈泡串聯起來，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源上，取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等.圖2 答案(1)對比兩種情況下燈泡的亮度有什么不同？說明了什么？(2)

3、乙圖中換用自感系數更大的線圈或調換頻率更高的交流電源，燈泡的亮度有何變化？說明了什么？不論是換用自感系數更大的線圈還是調換頻率更高的交流電源，燈泡均變得更暗，說明線圈的自感系數越大，交流電的頻率越高，線圈對交流電的阻礙作用越大. 答案圖2要點總結要點總結1.感抗： 對交變電流的阻礙作用的大小.2.電感器的感抗是由 的電流在線圈中產生的感應電動勢引起的，與制成線圈導體的電阻無關.3.電感器對交變電流的阻礙作用的大小用感抗XL表示，XL .所以感抗的兩個決定因素：(1)電感器的 ；(2)交變電流的 .電感器2fL變化電感量(自感系數)頻率4.電感器在電路中的作用(1)通 流，阻 流；(2)通 頻，

4、阻 頻.低直高交例例1(多選)如圖3所示實驗電路中，若直流電壓和交流電壓的有效值相等，S為雙刀雙擲開關，下面敘述正確的是A.當S擲向a、b時燈較亮，擲向c、d時燈較暗B.當S擲向a、b時燈較暗，擲向c、d時燈較亮C.S擲向c、d，把電感線圈中的鐵心抽出時燈變亮D.S擲向c、d，電源電壓不變，而使頻率減小時，燈變暗圖3答案解析典型例題典型例題線圈對恒定電流無感抗，對交變電流有感抗，當交流電頻率減小時，感抗變小，燈變亮，并且是有鐵心時感抗更大，故鐵心抽出時燈變亮.三、電容器對交變電流的作用三、電容器對交變電流的作用如圖4甲、乙所示，把燈泡和電容器串聯起來，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電

5、源上，觀察燈泡的發(fā)光情況.圖4(1)分析電容器能通交流的原因.答案把交流電源接到電容器兩個極板上后，當電源電壓升高時，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；當電源電壓降低時，電容器放電，電荷從極板上流出，在電路中形成放電電流.電容器交替進行充電和放電，電路中就有了電流，好像是交流“通過”了電容器，但實際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質.(2)若把圖乙中的電容器去掉，變成圖丙所示電路，會發(fā)生什么現象？說明了什么？答案圖4燈泡變得比乙中亮，說明電容器對交變電流有阻礙作用.(3)在圖乙中，改變電容器的電容和電源頻率，燈泡亮度會有什么變化？答案電容變大時，燈泡變

6、亮；頻率增大時，燈泡變亮.要點總結要點總結1.容抗： 對交變電流的阻礙作用的大小.2.電容器對交變電流的阻礙作用：電源電壓推動自由電荷定向移動時，電容器極板上積累的電荷會阻礙自由電荷向此方向做定向運動，這就產生了電容器對交變電流的阻礙作用.3.電容器對交變電流的阻礙作用的大小用容抗XC表示，XC ，所以決定容抗的兩個因素：(1)電容器的 ；(2)交變電流的 .電容量電容器頻率4.電容器能通交變電流，并不是電荷真的穿過了電容器.5.電容器在電路中的作用：通 流，隔 流，通 頻，阻 頻.直低交高例例2(多選)如圖5所示，接在交流電源上的燈泡正常發(fā)光，以下說法正確的是A.把電介質插入電容器，燈泡變亮

7、B.增大電容器兩極板間的距離，燈泡變亮C.減小電容器兩極板間的正對面積，燈泡變暗D.使交變電流頻率減小，燈泡變暗答案解析典型例題典型例題圖5把電介質插入電容器，電容變大，容抗變小，電容器對交變電流阻礙作用變小，所以燈泡變亮，故A正確；增大電容器兩極板間的距離，電容變小，電容器對交變電流阻礙作用變大，所以燈泡變暗，故B錯誤；減小電容器兩極板間的正對面積，電容變小，燈泡變暗，故C正確；使交變電流頻率減小，電容器對交變電流阻礙作用變大，燈泡變暗，故D正確.四、電阻、感抗、容抗的對比四、電阻、感抗、容抗的對比1.容抗的大小除了與電容自身的性質有關，還與交變電流的頻率有關.頻率越高，容抗越 .(填“大”

8、或“小”)2.感抗的大小除了與電感線圈自身的性質有關外，還與交變電流的頻率有關，頻率越高，感抗越 .(填“大”或“小”)3.電阻無論對直流還是交流，阻礙作用相同，只取決于電阻本身.大小例例3如圖6所示，電路中完全相同的三只燈泡L1、L2、L3分別與電阻R、電感L、電容C串聯，然后再并聯到220 V、50 Hz的交流電路上，三只燈泡亮度恰好相同.若保持交流電壓不變，將交變電流的頻率增大到60 Hz，則發(fā)生的現象是A.三燈亮度不變B.三燈均變亮C.L1不變、L2變亮、L3變暗D.L1不變、L2變暗、L3變亮答案解析圖6典型例題典型例題當交變電流的頻率變大時，線圈的感抗變大，電容器的容抗變小，因此L

9、3變亮，L2變暗.又因為電阻在直流和交流電路中起相同的作用，故L1亮度不變，所以選D.達標檢測21.(對感抗的理解)(多選)在如圖7所示的電路中，L為電感線圈，R為燈泡的電阻值，電流表內阻為零，電壓表內阻無限大，交流電源的電壓u220 sin (100t) V.若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100 Hz，下列說法正確的是A.電流表示數增大 B.電壓表示數增大C.燈泡變暗 D.燈泡變亮答案解析圖7123當電源頻率由原來的50 Hz增為100 Hz時，線圈的感抗增大，在電壓不變的情況下，電路中的電流減小，選項A錯誤；燈泡的電阻值R是一定的，電流減小時，實際消耗的電功率(PI2R)減小，燈

10、泡變暗，選項C正確，D錯誤；電壓表與電感線圈并聯，其示數為線圈兩端的電壓UL，設燈泡兩端電壓為UR，則電源電壓的有效值為UULUR，因URIR，故電流I減小時，UR減小.因電源電壓的有效值保持不變，故ULUUR增大，選項B正確.1232.(對容抗的理解)如圖8所示，白熾燈和電容器串聯后接在交流電源的兩端，當交流電源的頻率增大時 A.電容器電容增大 B.電容器電容減小C.燈變暗 D.燈變亮圖8答案解析電容器的電容是由電容器本身的特性決定的，與外加的交流電源的頻率無關，選項A、B錯誤.當交流電源的頻率增大時，電容器充、放電的速度加快，電容器的容抗減小，電流增大，燈變亮.1233.(電阻、感抗、容抗的對比)如圖9所示，三個燈泡相同，而且足夠耐壓，電源內阻忽略.單刀雙擲開關S接A時，三個燈亮度相同，那么S接B時A.三個燈亮度相同B.甲燈最亮，丙燈不亮C.甲燈和乙燈亮度相同，丙燈不亮D.只有丙燈不亮，乙燈最亮答案解析圖9123開關S接A時，甲、乙、丙三個支路均有交流電通過，開關S接B時，電路處于直流工作狀態(tài)，電容C“隔直流、通交流”；電感L“阻交流、通直流”；R對交流、直流有相同的阻抗.可判斷此時電路中I丙0，I甲不變，I乙增大；又因為燈泡亮度與功率(PI2R)成正比，所以只有丙燈不亮，乙燈最亮.123