高二物理5.3《電感和電容對交變電流的影響》學案（人教版選修3-2）

11153 電感和電容對交變電流的影響教學目標（二）過程與方法1培養(yǎng)學生獨立思考的思維習慣。2培養(yǎng)學生用學過的知識去理解、分析新問題的習慣。（三）情感、態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學生有志于把所學的物理知識應用到實際中去的學習習慣。教學重點、難點重點1電感、電容對交變電流的阻礙作用。2感抗、容抗的物理意義。難點1感抗的概念及影響感抗大小的因素。2容抗概念及影響容抗大小的因素。教學方法實驗法、閱讀法、講解法。教學手段雙刀雙擲開關、學生用低壓交直流電源、燈泡（6 V、0.3 A）、線圈（用變壓器的副線圈）、電容器（“103 F、15 V”與“200 F、15 V”）2個、兩個扼流圈、投影片、投影儀教學過程（一）引入新課在直流電路中，影響電流跟電壓關系的只有電阻。在交變電流路中，影響電流跟電壓關系的，除了電阻外，還有電感和電容。電阻器、電感器、電容器是交變電流路中三種基本元件。這節(jié)課我們學習電感、電容對交變電流的影響。 （二）進行新課1電感對交變電流的阻礙作用演示電阻、電感對交、直流的影響。實驗電路如下圖甲、乙所示： 演示甲圖，電鍵分別接到交、直流電源上，引導學生觀察兩次燈的亮度燈的亮度相同。說明電阻對交流和直流的阻礙作用相同。演示乙圖，電鍵分別接到交、直流電源上，引導學生觀察兩次燈的亮度電鍵接到直流上，亮度不變；接到交流上時，燈泡亮度變暗。說明線圈對直流電和交變電流的阻礙作用不同。線圈對直流電的阻礙作用只是電阻；而對交變電流的阻礙作用除了電阻之外，還有電感.為什么會產生這種現(xiàn)象呢？由電磁感應的知識可知，當線圈中通過交變電流時，產生自感電動勢，阻礙電流的變化。電感對交變電流阻礙作用的大小，用感抗來表示。感抗的大小與哪些因素有關？請同學們閱讀教材后回答。感抗決定于線圈的自感系數(shù)和交變電流的頻率。線圈的自感系數(shù)越大，自感作用就越大，感抗就越大；交變電流的頻率越高，電流變化越快，自感作用越大，感抗越大。線圈在電子技術中有廣泛應用，有兩種扼流圈就是利用電感對交變電流的阻礙作用制成的。出示扼流圈，并介紹其構造和作用。（1）低頻扼流圈構造：線圈繞在閉合鐵芯上，匝數(shù)多，自感系數(shù)很大。作用：對低頻交變電流有很大的阻礙作用。即“通直流、阻交流”。（2）高頻扼流圈構造：線圈繞在鐵氧體芯上，線圈匝數(shù)少，自感系數(shù)小。作用：對低頻交變電流阻礙小，對高頻交變電流阻礙大。即“通低頻、阻高頻”。2交變電流能夠通過電容器演示電容對交、直流的影響。實驗電路如圖所示：開關S分別接到直流電源和交變電流源上，觀察現(xiàn)象接通直流電源，燈泡不亮；接通交變電流源，燈泡亮了。說明了直流電不能夠通過電容器，交變電流能夠“通過”電容器。電容器的兩極板間是絕緣介質，為什么交變電流能夠通過呢？用CAI課件展示電容器接到交變電流源上，充、放電的動態(tài)過程。強調自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質，只是當電源電壓升高時電容器充電，電荷向電容器的極板上集聚，形成充電電流；當電源電壓降低時電容器放電，電荷從電容器的極板上放出，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，表現(xiàn)為交流通過了電容器。3電容器對交變電流的阻礙作用演示電容器對交變電流的影響將剛才實驗電路中“1000 F，15 V”的電容器去掉，觀察燈泡的亮度，說明了什么道理？燈泡的亮度變亮了。說明電容器對交變電流也有阻礙作用。的確是這樣。物理上用容抗來表示電容器對交變電流阻礙作用的大小。容抗跟哪些因素有關呢？請同學們閱讀教材后回答。容抗決定于電容器電容的大小和交變電流的頻率.電容越大，在同樣電壓下電容器容納電荷越多，因此充放電的電流越大，容抗就越??；交變電流的頻率越高，充放電進行得越快，充放電電流越大，容抗越小.即電容器的電容越大，交變電流頻率越高，容抗越小。電容器具有“通交流、隔直流”“通高頻、阻低頻”的特點。介紹電感、電容的廣泛存在。（三）課堂總結、點評本節(jié)課主要學習了以下幾個問題：1由于電感線圈中通過交變電流時產生自感電動勢，阻礙電流變化，對交變電流有阻礙作用.電感對交變電流阻礙作用大小用感抗來表示.線圈自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，感抗越大，即線圈有“通直流、阻交流”或“通低頻，阻高頻”特征.2交變電流“通過”電容器過程，就是電容器充放電過程.由于電容器極板上積累電荷反抗自由電荷做定向移動，電容器對交變電流有阻礙作用.用容抗表示阻礙作用的大小.電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗越小.故電容器在電路中有“通交流、隔直流”或“通高頻、阻低頻”特征。（四）實例探究電感對交變電流的影響【例1】如圖所示電路中，L為電感線圈，R為燈泡，電流表內阻為零。電壓表內阻無限大，交流電源的電壓u=220sin10t V。若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為25Hz，下列說法中正確的是 （ ）A電流表示數(shù)增大B電壓表示數(shù)減小C燈泡變暗D燈泡變亮電感和電容對交變電流的影響【例2】圖所示是電視機電源部分的濾波裝置，當輸入端輸入含有直流成分、交流低頻成分的電流后，能在輸出端得到較穩(wěn)定的直流電，試分析其工作原理及各電容和電感的作用。（五）鞏固練習1關于低頻扼流圈，下列說法正確的是 A這種線圈的自感系數(shù)很小，對直流有很大的阻礙作用B這種線圈的自感系數(shù)很大，對低頻電流有很大的阻礙作用C這種線圈的自感系數(shù)很大，對高頻交流的阻礙作用比低頻交流的阻礙作用更大D這種線圈的自感系數(shù)很小，對高頻交流的阻礙作用很大而對低頻交流的阻礙作用很小2在圖所示電路中，u是有效值為200 V的交流電源，C是電容器，R是電阻.關于交流電壓表的示數(shù)，下列說法正確的是 （ ）A等于220 VB大于220 VC小于220 VD等于零3在圖所示的電路中，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25 mH的高頻扼流圈，C是一個100 pF的電容器，R是負載電阻，下列說法中正確的是 （ ）A.L的作用是“通低頻，阻高頻”B.C的作用是“通交流，隔直流”C.C的作用是“通高頻，阻低頻”D.通過R的電流中，低頻電流所占的百分比遠遠大于高頻交流所占的百分比4如圖所示，交變電流電壓的瞬時表達式u=311sin157t V時，三個電流表的示數(shù)相同，若電源電壓改為u=sin314t V時，則 （ ）A電流表 的示數(shù)減小B電流表的示數(shù)增大C電流表的示數(shù)不變111