高二物理 交變電流3導(dǎo)學(xué)案

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111 課題 交變電流 課型 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 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(guān)． 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(guān)． 【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】 1、重點(diǎn)：電感和電容對交變電流的影響 2、難點(diǎn)：電感和電容對交變電流的影響 【自主學(xué)習(xí)】 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?yàn)榻蛔冸娏鞯? 隨時(shí)間周期性變化，這個(gè)變化的電流通過線圈時(shí)產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢，自感電動(dòng)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(shí)質(zhì)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(shí)際上進(jìn)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(guān)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(gè)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(shí)際上并沒有通過電容器 ，也就是說，自由電荷定向移動(dòng)，不會(huì)從一個(gè)極板經(jīng)極板間的電介質(zhì)到達(dá)另一個(gè)極板． （2）電容器“通交流”，只不過是在交變電壓的作用下，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，電容器 ，電荷向電容器的極板上集聚，形成 ；當(dāng)電源電壓降低時(shí)，電容器 ，電荷從電容器的極板上放出，形成 ．電容器交替進(jìn)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(guān)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(dǎo)線、元件及機(jī)殼間．當(dāng)交流電頻率很高時(shí)，電容的影響會(huì)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(dòng)的自由電荷與不動(dòng)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(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(dǎo)體本身（長短、粗細(xì)、材料）決定，與溫度有關(guān) 由導(dǎo)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(zhuǎn)化與做功 電流通過電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 電能和磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)化 電流的能與電場能往復(fù)轉(zhuǎn)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(zhì)）。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(dāng)電壓升高時(shí)，電容器充電，電容器極板上的電荷量增多，形成充電電流，當(dāng)電壓降低時(shí)，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(fù)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(gè)燈泡通過一個(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．對燈沒影響 D．無法判斷 【解析】線圈和燈泡是串聯(lián)的，當(dāng)鐵插進(jìn)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?！敬鸢浮緽 【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(tái)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(zhì)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