高中物理 人教版（新课程标准） 选修3-2第五章交变电流 第3节电感和电容对交变电流的影响(共20张PPT)

(共20张PPT)
第五章交变电流
第3节电感和电容对交变电流的影响
认识几个元件
电路的三大基本元件
电容器(
C
)：容纳电荷的元件
电阻器（R）：限流的元件
电阻器、电容器和电感器
对直流、交流电有何作用？
电感器(
L
)：将电能转化为磁场能而存储起来的元件
实验导入
5.3
演示
1.如图所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上。取直流电源的电压与交流电压的有效值相等。观察两种情况下灯泡的亮度。
2.这个实验说明了什么？
电感器对交变电流的阻碍作用
5.3
（1）从电磁感应角度分析电感器”通直流、阻交流”的本质。
（2）若换用线圈匝数更多的电感器（即自感系数L更大)，灯泡的亮度如何变化？
（3）若换用频率
f
更高的交流电源，灯泡的亮度如何变化？
电阻感器对交流电作用
S
u
L
B原
B感
自感
现象
电流变化
磁通量变化
自感电动势
感应电流
阻碍作用：“增反减同”
频率
f
越高
电流变化更快
自感系数
L
越大
自感电动势E越大
阻碍作用越大
电感器对交变电流的阻碍作用
5.3
L
S
u
感抗公式的推导（超纲内容，结论重要）：
设输入的交变电流：
自感电动势：
类似于定义电阻，
定义
感抗
等于自感电动势与电流有效值的比值，即
电感器对交变电流的阻碍作用
5.3
1.
感抗：电感线圈对交变电流的阻碍作用。
2.
意义：描述电感对交变电流的阻碍作用大小的物理量，用字母X
L
表示，单位是
欧
(
Ω
)。
3.
因素：
4.
实质：变流电不断变化，产生的自感电动势，阻碍磁通量变化
线圈的自感系数
L
交变电流的频率
f
L
越大，f
越高，XL
越大
即：XL
=
2π?L
通直流，阻交流，通低频，阻高频
电感器对交变电流的阻碍作用
5.3
高频扼流圈
构造：空心、匝数多（自感系数L小）
作用:
XL
=
2π?L小
思考：在电路中常用直流成分用“—”表示
、低频成分用“～”表示
、高频成分用“?”表示，根据抗感XL
=
2π?L分析负载
R1
和
R2
上得到的电流的主要特征各是什么？
R1
L大
R2
～
?
?
～
R1
L小
R2
～
?
?
～
～
通直流，通低频，阻高频
XL
=
2π?L大
低频扼流圈
特点:
铁芯
、匝数多（自感系数L大
）
作用:
通直流，阻交流
电感器对交变电流的阻碍作用
5.3
（1）低频扼流圈：
“通直流、
阻交流”
（2）高频扼流圈：
“通直流、通低频、阻高频”。
电感器对交变电流的阻碍作用
5.3
例题1：某电源输出的电流既有交流成分又有直流成分，如图所示电路中线圈为低频扼流圈，直流电阻很小但不能忽略。其中R1、R2为定值电阻。下列判断中正确的是（
BD
）
A．R1、R2两端的交流电压大约相等
B．R1、R2两端的直流电压大约相等
C．R1两端的交流电压比R2两端小很多
D．R2两端的交流电压比R1两端小很多
电感器对交变电流的阻碍作用
5.3
例2：(多选)在如图所示的电路中，L
为电感线圈，R
为灯泡的电阻，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压
若保持电源电压有效值不变，只将电源频率改为100
Hz，下列说法正确的有
A.
电流表示数增大
B.
电压表示数增大
C.
灯泡变暗
D.
灯泡变亮
L
V
A
R
BC
交变电流能够通过电容器
5.3
演示
1.如图所示，把白炽灯和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上。观察灯泡的发光情况。
2.这个实验说明了什么？
交变电流能够通过电容器
5.3
1.直流不能通过电容器，因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了。
2.当电容器接到交流电源的两端时，实际上自由电荷也没有通过两极板间的绝缘介质。不过，瞬时电压在不断变化，当电压升高时，电容器充电，电荷向电容器的极板上聚集，形成充电电流；当电压降低时，电容器放电，电荷从极板上退出，形成放电电流。电源加在两极板上电压的大小和正负在不断地变化，电容器交替地进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器。
交变电流能够通过电容器
5.3
3.电容器充电和放电的示意图
电容器对交变电流的阻碍作用
5.3
（1）从电容器的结构角度分析电容器”隔直流，通交流“的本质。
（2）若换用电容C更大的电容器，灯泡的亮度如何变化？
（3）若换用频率
f
更高的交流电源，灯泡的亮度如何变化？
“隔直流”：绝缘介质隔开了，故通电时间极短
“通交流”：实际上并无电荷通过，充电和放电表现为交流“通过“电容器
充电
I
I
放电
I
I
C
S
u
频率
f
越高
电容C
越大
阻碍作用越小
积累的电荷越多
电容器对交变电流的阻碍作用
5.3
容抗公式的推导（超纲内容，结论重要）：
设输入的交变电流：
”通过“电流：
类似于定义电阻，
定义
容抗
等于电压与电流有效值的比值，即
C
S
u
电容器对交变电流的阻碍作用
5.3
1.
容抗：电容器对交变电流的阻碍作用。
2.
意义：描述电容器对交变电流的阻碍作用大小的物理量，用字母XC
表示，单位是
欧
(
Ω
)。
3.
因素：
4.
实质：电容器两极板上积累的电荷对向这个方向定向移动的电荷的反抗作用
电容器的电容
C
交变电流的频率
f
C
越大，f
越高，XC
越小
即：
隔直流，通交流，阻低频，通高频
电容器对交变电流的阻碍作用
5.3
例题：有些电源输出的电流既有交流成分又有直流成分，而我们只需要稳定的直流，不希望其中混有大多的交流成分这时采用如图所示的电路。为了尽量减小R2上
的交流成分，下列说法正确的是（
C
）
A.选用电容C小的电容器，
选用自感系数L大的电感器
B.选用电容C小的电容器，选用自感系数L小的电感器
C.选用电容C大的电容器，选用自感系数L大的电感器
D.选用电容C大的电容器，选用自感系数L小的电感器
电容器对交变电流的阻碍作用
5.3
隔直电容
高频旁路电容器
课堂小结
5.2
1.电阻对直/交流的作用：
2.电感对交变电流的作用
:
低频扼流圈（L大）:
通直流，阻交流
高频扼流圈（L
小）:
通低频，阻高频
3.电容对交变电流的作用
:
隔直电容（C
大）:
隔直流,通交流
高频旁路电容（C
小）:
通高频，阻低频
提示：对公式的由来的理解和记忆，重过记忆口诀
学以致用
5.2
作业：
1.课本40页
2.同步练习