高二物理 交變電流3導學案

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111 課題 交變電流 課型 【學習目標】 1．知道為什么電感對交變電流有阻礙作用． 2．知道用感抗來表示電感對交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關． 3．知道交變電流能通過電容，知道為什么電容器對交變電流有阻礙作用． 4．知道用容抗來表示電容對交變電流阻礙作用的大小，知道容抗與哪些因素有關． 【學習重難點】 1、重點：電感和電容對交變電流的影響 2、難點：電感和電容對交變電流的影響 【自主學習】 新課 一、感抗 1．定義： 對電流阻礙作用的大小，用感抗表示． 2．感抗的成因：因為交變電流的 隨時間周期性變化，這個變化的電流通過線圈時產(chǎn)生一個自感電動勢，自感電動勢總是阻礙 的變化，故線圈對交變電流有阻礙作用，這就是感抗． 3．決定因素：感抗的實質就是由線圈的自感現(xiàn)象引起的，線圈的自感系數(shù)L越 ，自感作用就越大，因而感抗也就越大；交流的頻率f越 ，電流的變化率就越大，自感作用也越大，感抗也就越大．*實際上進一步研究可得出線圈的感抗XL與它的自感系數(shù)L及交變電流的頻率f間有如下的關系： XL＝2πfL 說明：通常所講的直流，常指恒定電流．恒定電流流過電感線圈，電流沒有變化，因而就不產(chǎn)生自感現(xiàn)象．因此，電感線圈對恒定電流而言無所謂感抗． 二、低頻扼流圈和高頻扼流圈 1．低頻扼流圈：自感系數(shù) 的線圈（約幾十亨），線圈電阻較 ，對直流的阻礙作用較小，這種線圈可以“通 ，阻 ”。 2．高頻扼流圈：自感系數(shù)較小的線圈（約幾個毫亨），對低頻交變電流的阻礙作用較 而對高頻交變電流的阻礙作用很 ，可以用來“通 ，阻 ”。 三、交變電流能夠“通過”電容器． （1）電流實際上并沒有通過電容器 ，也就是說，自由電荷定向移動，不會從一個極板經(jīng)極板間的電介質到達另一個極板． （2）電容器“通交流”，只不過是在交變電壓的作用下，當電源電壓升高時，電容器 ，電荷向電容器的極板上集聚，形成 ；當電源電壓降低時，電容器 ，電荷從電容器的極板上放出，形成 ．電容器交替進行充電和放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交流“通過”了電容器． 四、容抗 1．定義： 對交流的阻礙作用的大小，用容抗來表示． 2．成因：電容器接入交流電路中后，極板上的電荷形成了二極板間的電壓，這電壓和電源電壓相反，從而產(chǎn)生了對交變電流的阻礙作用，即形成了容抗． 3．決定因素：交流電路中的容抗和交變電流的頻率、電容器的電容成反比．容抗與交變電流的頻率和電容的關系為XC ＝，即交流電的頻率越大，電容越 ，電容器對交變電流的阻礙作用越小，容抗越 ． 說明：電容不僅存在于成形的電容器中，也存在于電路的導線、元件及機殼間．當交流電頻率很高時，電容的影響會很大． 五、電感和電容在電路中的作用 1．電感的作用是：“通 、阻 、通 、阻 ”． 2．電容的作用是：“通 、 直流、通 、阻 ”． 【疑難辨析】 電阻、電感器、電容器對對交變電流阻礙作用的區(qū)別與聯(lián)系 電阻 電感器 電容器 產(chǎn)生的原因 定向移動的自由電荷與不動的離子間的碰撞 由于電感線圈的自感現(xiàn)象阻礙電流的變化 電容器兩極板上積累的電荷對向這個方向定向移動的電荷的反抗作用 在電路中的特點 對直流、交流均有阻礙作用 只對變化的電流如交流有阻礙作用 不能通直流，只能通變化的電流．對直流的阻礙作用無限大，對交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大 決定 因素 由導體本身（長短、粗細、材料）決定，與溫度有關 由導體本身的自感系數(shù)和交流的頻率f決定 由電容的大小和交流的頻率決定 電能的轉化與做功 電流通過電阻做功，電能轉化為內(nèi)能 電能和磁場能往復轉化 電流的能與電場能往復轉化 【問題思考】 為什么交變電流能夠通過電容器？ 電容器的兩級板之間是絕緣的，不論是恒定電流還是交變電流，自由電荷都不能通過兩極板之間的絕緣體（電介質）。通常所說的交變電流“通過”電容器，并非有自由電荷穿過了電容器，而是在交流電源的作用下，當電壓升高時，電容器充電，電容器極板上的電荷量增多，形成充電電流，當電壓降低時，電容器放電，電容器極板上的電荷量減少，形成放電電流，由于電容器反復不斷地充電和放電，使電路中有持續(xù)的交變電流，表現(xiàn)為交變電流“通過”了電容器。 【例題解析】 【例1】一個燈泡通過一個粗導線的線圈與一交流電源相連接，如圖所示．一塊鐵插進線圈之后，該燈將：（ ） 　　 A．變亮　 　 B．變暗　 　 C．對燈沒影響 D．無法判斷 【解析】線圈和燈泡是串聯(lián)的，當鐵插進線圈后，電感線圈的自感系數(shù)增大，所以電感器對交變電流阻礙作用增大，因此電路中的電流變小，則燈變暗。【答案】B 【說明】早期人們正是用改變插入線圈中鐵芯長度的方法來控制舞臺燈光的亮暗的。 【例2】 如圖4所示，接在交流電源上的電燈泡正常發(fā)光，以下說法正確的是 A．把電介質插入電容器，燈泡變亮 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 111