《高中物理 第5章 交变电流 第3节 电感和电容对交变电流的影响课件 新人教版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第5章 交变电流 第3节 电感和电容对交变电流的影响课件 新人教版选修3-2（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章交变电流交变电流第三节电感和电容对交变电流的影响第三节电感和电容对交变电流的影响 了解电感和电容对交变电流的影响了解电感和电容对交变电流的影响 了解感抗与哪些因素有关了解感抗与哪些因素有关 知道交流电能知道交流电能“通过通过”电容器电容器 了解容抗与哪些因素有关了解容抗与哪些因素有关在在现现代代无无线线电电仪仪器器中中，电电容容器器、电电感感器器都都有有广广泛泛的的应应用用，如如下下图图是是半半导导体体收收音音机机电电路路板板上上的的电电子子元元件件，其其中中电电容容器、电感器十分醒目。器、电感器十分醒目。在在交交流流电电路路中中，它它们们对对交交变变电电流流的的作用是怎样的呢？作用是怎
2、样的呢？1 1知知识识自自主主梳梳理理2 2重重点点难难点点突突破破3 3考考点点题题型型设设计计4 4易易错错案案例例剖剖析析5 5课课堂堂知知识识结结构构6 6随随堂堂巩巩固固提提升升7 7课课 时时 作作 业业知识自主梳理知识自主梳理1感抗实验感抗实验(1)实验电路实验电路电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流的阻碍作用知知 识识 点点 1(2)实实验验现现象象：取取直直流流电电源源的的电电压压与与交交流流电电源源电电压压的的有有效效值值相相等等，接接通通_电源时，灯泡亮些；接通电源时，灯泡亮些；接通_电源时，灯泡暗些。电源时，灯泡暗些。(3)实验结论，电感线圈对实验结论，电感线圈对_电
3、流有阻碍作用。电流有阻碍作用。2感抗感抗(1)物理意义：表示电感对物理意义：表示电感对_阻碍作用的大小。阻碍作用的大小。(2)影影响响感感抗抗大大小小的的因因素素：线线圈圈的的_越越大大，交交流流的的_越越高高，感抗越大。感抗越大。直流直流 交流交流 交变交变 交变电流交变电流 自感系数自感系数 频率频率 3感抗的应用感抗的应用较小较小 较小较小 直流直流 交流交流 低频低频 高频高频 1交变电流能够通过电容器交变电流能够通过电容器(1)实验电路实验电路(如图如图)电容器对交变电流的阻碍作用电容器对交变电流的阻碍作用知知 识识 点点 2(2)实实验验现现象象：电电路路中中串串有有电电容容器器时
4、时，接接通通_电电源源，灯灯泡泡不不亮亮；接接通通_电源，灯泡亮。电源，灯泡亮。(3)实验结论实验结论_电流能够通过电容器，电流能够通过电容器，_不能通过电容器。不能通过电容器。2电容器对交变电流的作用电容器对交变电流的作用(1)容抗：表示电容对容抗：表示电容对_阻碍作用的大小。阻碍作用的大小。(2)影影响响容容抗抗大大小小的的因因素素：电电容容器器的的电电容容_，交交变变电电流流的的频频率率_，容抗越小。，容抗越小。(3)应用：电容器具有应用：电容器具有“隔隔_，通，通_”的作用。的作用。直流直流 交流交流 交变交变 直流直流 交变电流交变电流 越大越大 越高越高 直流直流 交流交流 重点难
5、点突破重点难点突破1.电感对交变电流的阻碍作用的成因电感对交变电流的阻碍作用的成因通通过过线线圈圈的的电电流流大大小小和和方方向向变变化化，都都会会引引起起通通过过线线圈圈的的磁磁通通量量发发生生变变化化，从从而而产产生生感感应应电电动动势势，这这种种现现象象就就是是自自感感现现象象。根根据据楞楞次次定定律律，自自感感电电动动势势所所引引起起的的感感应应电电流流总总是是要要使使它它产产生生的的磁磁场场阻阻碍碍线线圈圈内内原原有有磁磁场场的的变变化化，所所以以自自感感电电动动势势对对线线圈圈中中电电流流的的变变化化有有阻阻碍碍作作用用，这这样样就就形形成成了了对对交交变变电电流流的的阻阻碍碍作作
6、用用，电感对交变电流阻碍作用的大小就称为感抗。电感对交变电流阻碍作用的大小就称为感抗。一、电感对交变电流的阻碍作用的成因分析一、电感对交变电流的阻碍作用的成因分析2感抗的两个决定因素感抗的两个决定因素决决定定感感抗抗大大小小的的因因素素有有两两个个：一一是是交交变变电电流流的的频频率率，二二是是自自感感系系数数L。L决决定于线圈本身的性质，即线圈匝数、横截面积、有无铁芯等因素。定于线圈本身的性质，即线圈匝数、横截面积、有无铁芯等因素。3电感线圈在电路中的作用电感线圈在电路中的作用(1)通通直直流流、阻阻交交流流。这这是是对对两两种种不不同同类类型型的的电电流流而而言言的的，因因为为恒恒定定电电
7、流流不不变变化化，不不能能引引起起自自感感现现象象，所所以以对对恒恒定定电电流流没没有有阻阻碍碍作作用用。交交变变电电流流时时刻刻改改变变，必有自感电动势产生以阻碍电流的变化，所以对交流有阻碍作用。必有自感电动势产生以阻碍电流的变化，所以对交流有阻碍作用。(2)通通低低频频、阻阻高高频频。这这是是对对不不同同频频率率的的交交变变电电流流而而言言的的因因为为交交变变电电流流的的频频率越高，电流变化越快，感抗也就越大，对电流的阻碍作用越大。率越高，电流变化越快，感抗也就越大，对电流的阻碍作用越大。(3)扼流圈：利用电感阻碍交变电流的作用制成的电感线圈。扼流圈：利用电感阻碍交变电流的作用制成的电感线
8、圈。低低频频扼扼流流圈圈：线线圈圈绕绕在在铁铁芯芯上上，匝匝数数多多，自自感感系系数数大大，铜铜线线绕绕制制电电阻阻较较小小，具有具有“通直流、阻交流通直流、阻交流”的作用。的作用。高高频频扼扼流流圈圈：线线圈圈有有的的绕绕在在铁铁氧氧体体芯芯上上，有有的的是是空空心心的的，匝匝数数少少，自自感感系系数小具有数小具有“通直流、通低频、阻高频通直流、通低频、阻高频”的作用。的作用。答案：答案：变暗，不变变暗，不变解解析析：(1)线线圈圈和和灯灯泡泡是是串串联联的的，当当铁铁芯芯插插入入线线圈圈后后，电电感感线线圈圈的的自自感感系系数数增增大大，所所以以电电感感器器对对交交变变电电流流阻阻碍碍作作
9、用用增增大大，电电路路中中的的电电流流变变小小，灯灯泡泡的的实实际际功率减小，则灯泡变暗。功率减小，则灯泡变暗。(2)如如果果在在该该题题中中把把交交变变电电流流换换成成直直流流电电，由由于于直直流流电电的的电电流流大大小小和和方方向向都都不不发发生生变变化化，所所以以线线圈圈不不会会由由于于自自感感现现象象而而对对电电流流形形成成阻阻碍碍，铁铁芯芯插插入入不不会会影影响到灯泡的亮度。响到灯泡的亮度。1交变电流交变电流“通过通过”电容器电容器电电容容器器两两极极板板间间是是绝绝缘缘材材料料，当当电电容容器器接接到到交交流流电电源源上上时时，自自由由电电荷荷不不会会通通过过两两板板间间的的绝绝缘
10、缘电电介介质质，只只不不过过在在交交变变电电压压的的作作用用下下，电电容容器器交交替替进进行行充充电电和放电，电路中就有电流了，表现为交变电流和放电，电路中就有电流了，表现为交变电流“通过通过”了电容器。了电容器。2电容器对交变电流有阻碍作用的原因电容器对交变电流有阻碍作用的原因我我们们知知道道，恒恒定定电电流流不不能能通通过过电电容容器器，原原因因是是电电容容器器的的两两个个极极板板被被绝绝缘缘介介质质隔隔开开了了。当当接接到到交交流流电电源源上上时时，电电源源使使导导线线中中的的自自由由电电荷荷向向某某一一方方向向定定向向移移动动，对对电电容容器器进进行行“充充、放放电电”，电电容容器器两
11、两极极板板在在此此过过程程中中由由于于电电荷荷积积累累(或或减减少少)而而产产生生电电动动势势，因因而而反反抗抗电电荷荷继继续续运运动动，就就形形成成了了电电容容器器对对交交变变电电流流的的阻阻碍碍作用。作用。二、电容对交变电流的阻碍作用的成因分析二、电容对交变电流的阻碍作用的成因分析3决定容抗的两个因素决定容抗的两个因素交流电的频率和电容器的电容交流电的频率和电容器的电容4电容器在电路中的作用电容器在电路中的作用(1)通通交交流流、隔隔直直流流。用用来来“通通交交流流、隔隔直直流流”的的电电容容器器叫叫耦耦合合电电容容器器。其其电电容容一一般般较较大大，常常串串接接在在两两级级电电路路之之间
12、间，以以使使电电流流中中的的交交流流成成分分通通过过，如如图图所所示。示。(2)通通高高频频，阻阻低低频频。在在电电子子技技术术中中，从从某某一一装装置置输输出出的的交交流流常常常常既既有有高高频频成成分分，又又有有低低频频成成分分。若若在在下下一一级级电电路路的的输输入入端端并并联联一一个个电电容容器器，就就可可只只把把低低频频成成分分的的交交流流信信号号输输送送到到下下一一级级装装置置。具具有有这这种种“通通高高频频、阻阻低低频频”用用途途的的电电容器叫高频旁路电容器，如图所示。容器叫高频旁路电容器，如图所示。解解析析：因因为为与与电电源源连连接接的的机机芯芯和和金金属属外外壳壳可可以以看
13、看成成电电容容器器的的两两个个极极板板，电电源源中中的的交交变变电电流流能能“通通过过”这这个个“电电容容器器”产产生生“漏漏电电”，故故用用手手触触摸摸设设备备外外壳时有触电的感觉。为确保安全，电气设备外壳应接地。壳时有触电的感觉。为确保安全，电气设备外壳应接地。三、电阻、感抗、容抗的比较三、电阻、感抗、容抗的比较电阻电阻感抗感抗容抗容抗产生的原产生的原因因定向移动的自由电荷定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰与不动的离子间的碰撞撞由于电感线圈的自由于电感线圈的自感现象阻碍电流的感现象阻碍电流的变化变化电容器两极板上积累的电容器两极板上积累的电荷对这个方向定向移电荷对这个方向定向移动的电荷的
14、反抗作用动的电荷的反抗作用在电路中在电路中的特点的特点对直流、交流均有阻对直流、交流均有阻碍作用碍作用只对变化的电流只对变化的电流(如如交流交流)有阻碍作用有阻碍作用不能通直流，只能通变不能通直流，只能通变化的电流化的电流决定因素决定因素由导体本身由导体本身(长短、长短、粗细、材料粗细、材料)决定，决定，与温度有关与温度有关由线圈的自感系数由线圈的自感系数和交流的频率决定和交流的频率决定(成正比成正比)由电容的大小和交流的由电容的大小和交流的频率决定频率决定(成反比成反比)化与做功化与做功电能的转电能的转电流通过电阻做功，电流通过电阻做功，电能转化为内能电能转化为内能电能和磁场能往复电能和磁场
15、能往复转化转化电能与电场能往复转化电能与电场能往复转化特特别别提提醒醒电电感感、电电容容接接到到交交流流电电源源上上时时，电电能能与与磁磁场场能能或或电电能能与与电电场场能能往往复复转转化化，所所以以电电感感、电电容容上上不不会会消消耗耗电电能能，而而电电流流通通过过电电阻阻时时，必必然然会会产产生生焦耳热，从而造成电能的损耗。焦耳热，从而造成电能的损耗。答案：答案：a亮度不变，亮度不变，b变亮，变亮，c变暗变暗解解析析：当当交交变变电电流流的的频频率率变变小小时时，线线圈圈的的感感抗抗变变小小，电电容容器器的的容容抗抗变变大大，因因此此b变变亮亮，c变变暗暗，又又因因为为电电阻阻在在直直流流
16、和和交交流流电电路路中中起起相相同同的的作作用用，故故a灯灯亮亮度度不变。不变。考点题型设计考点题型设计题型题型1电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流的阻碍作用BC 电电压压表表与与电电感感线线圈圈并并联联，其其示示数数为为线线圈圈两两端端的的电电压压UL；设设灯灯泡泡两两端端电电压压为为UR，则电源电压的有效值为，则电源电压的有效值为UULUR因因URIR，故故电电流流I减减小小时时，UR减减小小。因因电电源源电电压压有有效效值值保保持持不不变变。故故ULUUR，UL增大，选项增大，选项B正确。正确。点点评评：电电感感在在交交流流电电路路中中有有类类似似于于直直流流电电路路中中的的“电电阻
17、阻”的的作作用用，这这种种阻阻碍碍作作用用不不是是保保持持不不变变的的，它它的的大大小小与与交交流流电电的的频频率率有有关关，频频率率变变化化，阻阻碍碍作作用相应变化，做题时应注意。用相应变化，做题时应注意。直流电路中的有关公式、规律在交流电路中同样适用。直流电路中的有关公式、规律在交流电路中同样适用。CD 解解析析：由由于于线线圈圈直直流流电电阻阻不不为为零零，所所以以有有直直流流通通过过R，而而线线圈圈对对交交流流有有阻阻碍碍作作用用，因因此此也也有有交交流流成成分分通通过过R，B错错，C正正确确。由由于于R对对交交流流也也有有阻阻碍碍作作用用，所所以以也也有有交交流流成成分分通通过过L，
18、A错错，因因为为导导线线的的直直流流电电阻阻很很小小，所所以以通通过过线线圈圈的的直直流流要比通过要比通过R的大，的大，D正确。正确。题型题型2电容对交变电流的阻碍作用电容对交变电流的阻碍作用B 图图甲甲中中R得得到到的的是是交交流流成成分分图图甲甲中中R得得到到的的是是直直流流成成分分图图乙乙中中R得到的是低频成分得到的是低频成分图乙中图乙中R得到的是高频成分得到的是高频成分ABCD解解析析：甲甲图图中中输输入入的的是是直直流流和和低低频频交交流流电电。直直流流电电不不能能通通过过电电容容器器，R上上得得到到的的是是交交流流成成分分；乙乙图图中中输输入入的的是是低低、高高频频交交流流电电，电
19、电容容器器一一定定时时，对对高高频频交交流流电电阻阻碍碍作作用用小小，因因此此高高频频交交流流电电更更容容易易通通过过电电容容器器，R上上得得到到的的是是低低频频成成分分，所以选项所以选项B正确。正确。A 解解析析：当当发发电电机机转转速速增增加加时时，交交变变电电流流的的频频率率增增大大，容容抗抗减减小小，电电流流表表A的的示示数数增增大大，A项项正正确确，B项项错错误误。在在平平行行板板电电容容器器间间换换用用介介电电常常数数较较小小的的电电介介质质时时，电电容容器器的的电电容容减减小小，使使电电容容器器两两极极板板间间距距离离增增大大时时电电容容也也减减小小，当当电电容容减减小小时时，容
20、容抗抗增增大大，对对交交变变电电流流的的阻阻碍碍作作用用增增大大，电电流流表表A示示数数减减小小，C、D项项错错误。误。题型题型3开放开放探究探究解解析析：由由图图可可知知，在在“日日”字字形形的的软软铁铁芯芯上上，绕绕了了数数百百匝匝线线圈圈，每每隔隔数数十十匝匝就就将将抽抽头头接接到到2至至5各各端端钮钮上上。线线圈圈与与电电风风扇扇电电动动机机串串联联，由由于于感感抗抗它它将将分分掉掉电电源源加加在在电电风风扇扇上上的的部部分分电电压压，使使电电风风扇扇转转速速降降低低。图图中中端端钮钮0是是断断路路；端端钮钮1不经线圈直接通电，风扇的转速最高；端钮不经线圈直接通电，风扇的转速最高；端钮
21、5经过的线圈匝数最多，故转速最低。经过的线圈匝数最多，故转速最低。解解析析：使使用用交交变变电电流流的的电电器器设设备备和和电电子子仪仪器器，与与电电源源相相连连的的机机芯芯和和金金属属外外壳壳可可以以看看做做电电容容器器的的两两个个极极板板，电电源源中中的的交交变变电电流流能能够够“通通过过”这这个个“电电容容器器”，将将“漏漏电电”导导入入大大地地，为为了确保安全，电器设备和电子仪器的金属外壳都应该接地。了确保安全，电器设备和电子仪器的金属外壳都应该接地。易错案例剖析易错案例剖析A 易错分析：易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下：本题易错选项及错误原因分析如下：易错选项易错选项错误原因
22、错误原因B不理解电感对交变电流的阻碍作用是由于变化的电流在线圈中产生不理解电感对交变电流的阻碍作用是由于变化的电流在线圈中产生感应电动势引起的，而恒定电流在线圈中的磁场不变，故不能产生感应电动势引起的，而恒定电流在线圈中的磁场不变，故不能产生感应电动势，因而没有阻碍作用感应电动势，因而没有阻碍作用C不理解电容器通过充放电可以使得有电容器的支路上有交变电流通不理解电容器通过充放电可以使得有电容器的支路上有交变电流通过过D不清楚感抗随交变电流频率的增大而增大，容抗随交变电流频率的不清楚感抗随交变电流频率的增大而增大，容抗随交变电流频率的增大而减小，电阻的阻值与交变电流的频率无关增大而减小，电阻的阻
23、值与交变电流的频率无关正正确确解解答答：电电阻阻的的阻阻值值对对直直流流电电和和交交流流电电的的阻阻碍碍作作用用相相同同，A正正确确；电电感感对对直直流流电电没没有有阻阻碍碍作作用用，对对交交流流电电有有阻阻碍碍作作用用，B错错误误；由由于于电电容容器器不不断断地地充充放放电电，电电路路中中存存在在充充电电电电流流和和放放电电电电流流，C错错误误；电电阻阻的的阻阻值值与与交交流流电电的的频频率率无无关关，感感抗随交流电频率的增大而增大，容抗随交流电频率的增大而减小，抗随交流电频率的增大而增大，容抗随交流电频率的增大而减小，D错误。错误。课堂知识结构课堂知识结构随堂巩固提升随堂巩固提升课课 时时 作作 业业
