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1、第五章 交变电流 53 电感和电容对交变电流的影响 新课标要求（一）知识与技能1理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。2知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关。3知道交变电流能通过电容器.知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用。4知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的大小.知道容抗与哪些因素有关。（二）过程与方法1培养学生独立思考的思维习惯。2培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯。（三）情感、态度与价值观培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯。教学重点1电感、电容对交变电流的阻碍作用。2感抗、容抗的物理意义。教学难点1感抗的概念及影响感抗大
2、小的因素。2容抗概念及影响容抗大小的因素。教学方法实验法、阅读法、讲解法。教学工具双刀双掷开关、学生用低压交直流电源、灯泡（6 V、0.3 A）、线圈（用变压器的副线圈）、电容器（“103 F、15 V”与“200 F、15 V”）2个、两个扼流圈、投影片、投影仪教学过程（一）引入新课师：在直流电路中，影响电流跟电压关系的只有电阻。在交变电流路中，影响电流跟电压关系的，除了电阻外，还有电感和电容。电阻器、电感器、电容器是交变电流路中三种基本元件。这节课我们学习电感、电容对交变电流的影响。板书课题电感和电容对交变电流的影响（二）进行新课1电感对交变电流的阻碍作用演示电阻、电感对交、直流的影响。实
3、验电路如下图甲、乙所示： 师：首先演示甲图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度，说明了什么道理？生：灯的亮度相同。说明电阻对交流和直流的阻碍作用相同。师：再演示乙图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度，说明了什么道理？生：电键接到直流上，亮度不变；接到交流上时，灯泡亮度变暗。说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同。师：确实如此。线圈对直流电的阻碍作用只是电阻；而对交变电流的阻碍作用除了电阻之外，还有电感.为什么会产生这种现象呢？生：由电磁感应的知识可知，当线圈中通过交变电流时，产生自感电动势，阻碍电流的变化。师：电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗来表示。
4、感抗的大小与哪些因素有关？请同学们阅读教材后回答。生：感抗决定于线圈的自感系数和交变电流的频率。线圈的自感系数越大，自感作用就越大，感抗就越大；交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越大，感抗越大。师：线圈在电子技术中有广泛应用，有两种扼流圈就是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的。出示扼流圈，并介绍其构造和作用。（1）低频扼流圈构造：线圈绕在闭合铁芯上，匝数多，自感系数很大。作用：对低频交变电流有很大的阻碍作用。即“通直流、阻交流”。（2）高频扼流圈构造：线圈绕在铁氧体芯上，线圈匝数少，自感系数小。作用：对低频交变电流阻碍小，对高频交变电流阻碍大。即“通低频、阻高频”。2交变电流能够通过电
5、容器演示电容对交、直流的影响。实验电路如图所示：师：开关S分别接到直流电源和交变电流源上，观察到什么现象？说明了什么道理？生：接通直流电源，灯泡不亮；接通交变电流源，灯泡亮了。说明了直流电不能够通过电容器，交变电流能够“通过”电容器。师：电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交变电流能够通过呢？用CAI课件展示电容器接到交变电流源上，充、放电的动态过程。强调自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，只是当电源电压升高时电容器充电，电荷向电容器的极板上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，形成放电电流。电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流通过了
6、电容器。3电容器对交变电流的阻碍作用演示电容器对交变电流的影响师：将刚才实验电路中“1000 F，15 V”的电容器去掉，观察灯泡的亮度，说明了什么道理？生：灯泡的亮度变亮了。说明电容器对交变电流也有阻碍作用。师：的确是这样。物理上用容抗来表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。容抗跟哪些因素有关呢？请同学们阅读教材后回答。生：容抗决定于电容器电容的大小和交变电流的频率.电容越大，在同样电压下电容器容纳电荷越多，因此充放电的电流越大，容抗就越小；交变电流的频率越高，充放电进行得越快，充放电电流越大，容抗越小.即电容器的电容越大，交变电流频率越高，容抗越小。电容器具有“通交流、隔直流”“通高频、阻低
7、频”的特点。师：介绍电感、电容的广泛存在。（三）课堂总结、点评本节课主要学习了以下几个问题：1由于电感线圈中通过交变电流时产生自感电动势，阻碍电流变化，对交变电流有阻碍作用.电感对交变电流阻碍作用大小用感抗来表示.线圈自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大，即线圈有“通直流、阻交流”或“通低频，阻高频”特征.2交变电流“通过”电容器过程，就是电容器充放电过程.由于电容器极板上积累电荷反抗自由电荷做定向移动，电容器对交变电流有阻碍作用.用容抗表示阻碍作用的大小.电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小.故电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”特征。（四）实例探究电感对交变电
8、流的影响【例1】如图所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零。电压表内阻无限大，交流电源的电压u=220sin10t V。若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为25Hz，下列说法中正确的是 （ ）A电流表示数增大B电压表示数减小C灯泡变暗D灯泡变亮解析：由u=220sin100t，可得电源频率f= Hz=50 Hz当电源频率由原来的50 Hz改为25 Hz时，线圈的感抗减小，在电压不变的情况下，电路中的电流增大，选项A正确。灯泡的电阻R是一定的，电流增大时，实际消耗的电功率（P=I2R）变大，灯泡变暗，选项C错误，D正确。电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端电压UL，设灯泡两端的
9、电压为UR，则电源电压的有效值为U=UL+UR因UR=IR，I增大，UR增大，因电源电压有效值不变，故UL=（U-UR）减小，故选项B正确.答案：ABD点评：解决该类问题时将电感和电容看成特殊“电阻”，在交变电流电路中串、并联关系仍是适用的。电感和电容对交变电流的影响【例2】图所示是电视机电源部分的滤波装置，当输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后，能在输出端得到较稳定的直流电，试分析其工作原理及各电容和电感的作用。解析：当含有多种成分的电流输入到C1两端，则由于C1的“通交流、隔直流”功能，电流中的交流成分被衰减，而线圈L有“通直流、阻交流”功能，直流成分电流顺利通过L.一小部分交流通
10、过L，到达C2两端时，C2进一步滤除电流中残余的交流成分，这样就在输出端得到较稳定的直流电，这个直流电供电视机内芯正常工作。点评：本题联系电视机中的实际电路，应分别考虑L、C的作用：L对直流起“短路”作用，对交流起阻碍作用；C对直流“断路”，对交流有旁路分流作用.本题C1、C2两次对交流分流，滤波效果 更好（五）巩固练习1关于低频扼流圈，下列说法正确的是 （ ）A这种线圈的自感系数很小，对直流有很大的阻碍作用B这种线圈的自感系数很大，对低频电流有很大的阻碍作用C这种线圈的自感系数很大，对高频交流的阻碍作用比低频交流的阻碍作用更大D这种线圈的自感系数很小，对高频交流的阻碍作用很大而对低频交流的阻
11、碍作用很小答案：BC2下列说法中正确的是 （ ）A电感线圈对交流具有阻碍作用的主要原因是线圈具有电阻B电容器对交流具有阻碍作用的原因是两板间的绝缘体电阻很大C在交流电路中，电阻、感抗、容抗可以同时存在D感抗、容抗和电阻一样，交流电通过它们做功时都是电能转化为 内能解析：D选项中电流通过感抗时有一部分电能转化为磁场能，经容抗时一部分电能转化为电场能.答案：C3在图所示电路中，u是有效值为200 V的交流电源，C是电容器，R是电阻.关于交流电压表的示数，下列说法正确的是 （ ）A等于220 VB大于220 VC小于220 VD等于零解析：电容器的容抗与电阻串联，根据串联分压原理可知电阻两端电压应小
12、于电源电压.答案：C4在图所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流；L是一个25 mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R是负载电阻，下列说法中正确的是 （ ）A.L的作用是“通低频，阻高频”B.C的作用是“通交流，隔直流”C.C的作用是“通高频，阻低频”D.通过R的电流中，低频电流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比解析：L是一个自感系数很小的高频扼流圈，其作用是“通低频，阻高频”，A正确.C是一个电容很小的电容器，在本题电路中，对高频交变电流的容抗远小于对低频交变电流的容抗，其作是“通高频、阻低频”，选项C正确.因电路中无直流电流，故B错误，由于L对高
13、频交变电流的阻碍作用和C对高频电流的旁通作用，使得通过R的电流中低频交变电流所占的百分比远高于高频交变电流所占的百分比，选项D正确.答案：ACD5如图所示，交变电流电压的瞬时表达式u=311sin157t V时，三个电流表的示数相同，若电源电压改为u=sin314t V时，则 （ ）A电流表 的示数减小B电流表的示数增大C电流表的示数不变解析：当由u变为u时，变化的是交电流电压的频率（变大），电压的有效值不变，当频率变大，电感L的感抗变大，故的示数减小；电容C的容抗变小，故示数变大，电阻R的阻值不变，故示数不变.答案：ABC6如图所示，一平行板电容器和一个灯泡串联，接在交流电源上，灯泡正常发光
14、，下列哪些情况中灯泡会变亮（灯不会烧毁） （ ）A电容器两极板间插入介电常数为的电介质B电容器两板间距增大C提高交变电流的频率D电容器两板正对面积减小解析：电容器对电流有阻碍作用，容抗越大则灯泡变暗，容抗小则灯泡变亮，容抗大小与电容C有关，电容大，容抗小，由C=知，A使C变大，而B、D选项中涉及因素使C变小，容抗大小与交变电流的频率有关，交变电流频率越高，容抗越小，故选项C正确.答案：AC7如图所示交流电源的电压有效值跟直流的电压相等，当将双刀双掷开关接到直流电源上时，灯泡的实际功率为P1，而将双刀双掷开关接在交流电源上时，灯泡的实际功率为P2，则 （ ）AP1=P2BP1P2CP1P2D不能
15、比较解析：电感L对直流基本无阻碍作用，此时灯泡消耗的功率P1=（U为直流电压值），当接入交流电路中时，电感L对交流有感抗作用，灯泡两端电压UR小于交变电源的电压有效值U，所以P2=P1.答案：B8两位同学利用图所示装置做实验，第一位同学使金属棒ab在导轨上做匀速运动，第二位同学使金属棒ab在导轨上做变速运动（导轨处于匀强磁场中），但两位同学对ab棒做的功一样多，若第一位同学做实验时小灯泡消耗的电能为E1，第二位同学做实验时小灯泡消耗的电能为E2，则 （ ）AE1=E2BE1E2CE1E2D无法确定解析：两位同学做功一样，说明有相同多的机械能转化为电路中的电能（忽略做功时克服摩擦等因素）.第一位同学仍为匀速运动，产生电流为恒定电流，电感L消耗电能很少，绝大多数电能为小灯泡所消耗;而第二位同学
