2019-2020年高中物理第二章交变电流第45节电容器电感器在交流电路中的作用教学案教科版选修3

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1、2019-2020年高中物理第二章交变电流第45节电容器电感器在交流电路中的作用教学案教科版选修3一、电容器在交流电路中的作用1．电容器对交流电的导通作用(1)实验电路：将两个规格完全相同的小灯泡、电容器、双刀双掷开关、学生电源按照如图241所示的电路图连接起来。图241(2)实验过程及分析实验操作实验现象实验结论把开关S接直流电源L1不亮，L2正常发光恒定电流不能通过电容器把开关S接交流电源两灯都正常发光交变电流能够“通过”电容器2.电容器对交流电的阻碍作用(1)实验电路：如图242所示，三个规

2、格完全相同的小灯泡，三只电容器C1、C2、C3(C1>C2＝C3)，学生电源，开关，导线。按照如图242所示的电路图连接起来。图242(2)实验过程及分析实验操作实验现象实验结论断开开关S1、S2，接上交流电源，观察L2、L3的发光情况L2、L3亮度相同电容器对交变电流有阻碍作用断开S1、闭合S2，将C3短路，观察L3的发光变化灯泡L3变亮闭合S1、S2，观察三个灯泡的发光情况L3最亮，L1较亮，L2最暗电容越大，阻碍作用越小(3)容抗①物理意义：表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。②影响容抗大小

3、的因素：电容器的电容越大，交变电流的频率越高，容抗越小。③公式：XC＝，单位：欧(Ω)。其中f是交流电的频率，C是电容器的电容。二、电感器在交流电路中的作用1．电感器由导线绕成的各种形状的线圈，电感器用字母“L”及电路符号“”表示。2．电感器对交流电的阻碍作用(1)实验电路：将带铁芯的电感器L和灯泡D串联，再与另一完全相同的灯泡D′并联，接在以交流信号发生器为电源的两端，如图243所示。图243(2)实验过程及分析实验操作实验现象实验结论闭合开关S和S′灯泡D′比D亮(1)电感器对交流电有阻碍作用

4、(2)交流电的频率越高，电感器对交流电的阻碍作用越大(3)线圈的自感系数越大，对交流电的阻碍作用越大只闭合开关S，调节信号发生器输出的信号电压，使灯泡D发出不太强烈的光，然后保持电压不变而改变信号的频率频率升高时灯泡D变暗；频率降低时灯泡D变亮保持电压和频率不变，把电感器的铁芯抽出再闭合开关S灯泡D亮度变亮保持其他条件不变，换用匝数不同的电感器电感器的匝数越多，灯泡亮度越暗(3)感抗①物理意义：表示电感器对交变电流阻碍作用的大小。②影响感抗大小的因素：线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越

5、大。③公式：若用f表示交流电频率，用L表示线圈的自感系数，则感抗XL＝2πfL，单位：欧(Ω)。(4)感抗的应用低频扼流圈高频扼流圈自感系数较大较小感抗大小较大较小作用通直流、阻交流通低频、阻高频1．自主思考——判一判(1)直流电流能通过电容器。(×)(2)电容器的电容越大，容抗就越大。(×)(3)电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地。(√)(4)绕制线圈的导线的电阻可以忽略时，线圈对交流没有阻碍作用。(×)(5)交流电的频率越高，电感对交流的阻碍作用越大。(√)(6)高频扼流圈可以“通高频，阻

6、低频”。(×)2．合作探究——议一议(1)为什么电容器会对交变电流产生阻碍作用？提示：电源电压推动自由电荷向某一方向做定向运动时，电容器极板上积累的电荷却阻碍它们向此方向做定向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用。(2)为什么电感器对交变电流有阻碍作用？提示：交变电流通过线圈(电感器)时，电流时刻在变化，由于线圈的自感现象，必然产生感应电动势阻碍电流的变化，就形成了电感器对交变电流的阻碍作用。(3)一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一个交流电源相连接，如图244所示。一条形铁块插进线圈之后，该灯

7、明亮程度是否会发生变化？图244提示：灯泡亮度会变暗。线圈和灯泡是串联的，因此加在串联电路两端的总电压等于线圈上的电势差与灯泡上的电势差之和。墙上插孔所提供的220V电压，一部分降落在线圈上，剩余的部分降落在灯泡上，把条形铁块插进线圈后，线圈的自感系数增大，感抗增大，线圈分得的电压增大，灯泡上的电压减小，故灯泡变暗。对容抗的理解1．交变电流如何“通过”电容器当电容器接到交流电路中时，由于两极板间的电压在周期性地变化，电压升高时，电容器极板上的电荷量增加，形成充电电流，电压降低时，电容器极板上的电荷

8、量减少，形成放电电流，充放电交替进行，电路中就好像交变电流“通过”了电容器，实际上，自由电荷并没有通过两极板间的绝缘介质。2．对电容器容抗的理解(1)产生原因：电容器的极板充电带有电荷后，会产生阻碍电流的反向电压，从而对继续充电产生阻碍作用。(2)相关因素①电容：电容器的电容越大，充电过程中两极间电压增长越慢，对继续充电阻碍作用越小。②频率：交流电频率越高，电流方向变化越快，对继续充电的阻碍作用越小。[典例]　将一平行板电容器与灯泡串联，接在交流电源上，如图245所示，灯泡正常发光