高中物理选修3-2第五章交流电-3.电感和电容对交变电流的影响(课件)

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名称 高中物理选修3-2第五章交流电-3.电感和电容对交变电流的影响(课件)
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资源类型 试卷
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2018-08-29 16:51:50

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课件46张PPT。吕 叔 湘 中 学
庞 留 根电感和电容对
交变电流的影响电感和电容对交变电流的影响教学目标
引入新课
一、电感对交变电流的阻碍作用 感抗
二、交变电流能够通过电容器
三、电容器对交变电流的阻碍作用 容抗
小结 例1 例2
A组能力训练题1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
B组能力训练题1 2 3 4 5
6 7 8 9 10教学目标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.
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小的因素.
2.容抗概念及影响容抗大小的因素. 引入新课 电阻器、电感器、电容器是交流电路中三种基本元件.在直流电路中,影响电流跟电压关系的只有电阻.在交流电路中,影响电流跟电压关系的,除了电阻外,还有电感和电容.这节课我们学习电感、电容对交变电流的影响.一、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.实验电路如下图甲、乙所示:首先演示甲图,电键分别接到交、直流电源上,观察两次灯的亮度,说明了什么道理?说明电阻对交流和直流的阻碍作用相同.灯的亮度相同.再演示乙图,电键分别接到交、直流电源上,观察两次灯的亮度,说明了什么道理?电键接到直流上,亮度不变;接到交流上时,灯泡亮度变暗。而对交流电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?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.说明线圈对直流电和交流电的阻碍作用不同。线圈对直流电的阻碍作用只是电阻;电感对交变电流阻碍作用的大小,用感抗(XL)来表示.感抗的大小与哪些因素有关?感抗决定于线圈的自感系数和交流电的频率.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.感抗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.(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.对低频交流电有很大的阻碍作用.(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”.即“通直流、阻交流”. 作用:二、交变电流能够通过电容器[演示]电容对交、直流的影响.实验电路如图所示:开关S分别接到直流电源和交流电源上,观察到什么现象?说明了什么道理?说明了直流电不能够通过电容器,交流电能够“通过”电容器.接通直流电源,灯泡不亮;接通交流电源,灯泡亮了.电容器的两极板间是绝缘介质,为什么交流电能够通过呢? 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;电容器交替进行充电和放电,电路中就有了电流,表现为交流通过了电容器.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.自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质,三、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 开关S接到刚才实验电路中交流电源上,再将 “1000μF 、15 V”的电容器去掉,观察灯泡的亮度有什么变化,说明了什么道理? 说明电容器对交变电流
也有阻碍作用.灯泡的亮度变亮了.容抗物理上用容抗(XC)来表示电容器对交变电流阻碍作用的大小.电容器具有“通交流、隔直流”“通高频、阻低频”的特点.容抗跟哪些因素有关呢?容抗决定于电容器电容的大小和交流电的频率.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;交流电的频率越高,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,频率越高,容抗越小.小结 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.例1如图所示,把电阻R,电感线圈L,电容C并联,接到一个交流电源上,三个电流表示数相同,若保持电源电压大小不变,而将电源频率增大,则三个电流表示数I1、I2、I3的关系是 ( )
A、I1=I2=I3
B、I1>I2>I3
C、I2>I1>I3
D、I3>I1>I2 D解见下页交流电频率增大,电阻R对电流的阻碍作用不变所以A1表读数不变。 【解析】频率增大,电感线圈对交变电流阻碍作用增大,对电流的阻碍作用变大,所以电流变小,A2表读数变小。 频率增大,电容器对交变电流阻碍作用变小,对电流的阻碍作用变小,所以电流变大,A3表读数变大故答案为D。例2 、 如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。 当含有多种成分的电流输入到C1两端,由于C1的“通交流、隔直流”的功能,电流中的交流成分被衰减, 而线圈L有“通直流、阻交流”的功能,直流成分电流顺利通过L,一小部分交流通过L,到达C2两端时,由于C2的“通交流、隔直流”的功能,C2进一步滤除电流中残余的交流成分, 这样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。 【解析】A组能力训练题11、一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接,如图所示.一块铁插进
线圈之后,该灯将( )
A.变亮   
B.变暗 
C.对灯没影响
D.无法判断 线圈和灯泡是串联的,当铁插进线圈后,电感线圈的自感系数增大,所以电感器对交变电流阻碍作用增大,解:因此电路中的电流变小,则灯变暗。早期人们正是用改变插入线圈中铁芯长度的方法来控制舞台灯光的亮暗的。BA组能力训练题22.一段长直导线接在交流电源上时电流为I1,如果把这段长直导线密绕成线圈,现接入原电路,通过线圈的电流为I2,则( )
A. I2>I1
B. I2 C. I2=I1
D. 条件不足,无法比较B而绕成线圈对交流电的阻碍作用除了电阻之外,还有电感,因而电流减小。解:直导线对交流电的阻碍作用只是电阻;A组能力训练题33.有一电阻极小的导线绕制成线圈接在交流电上,如果电源电压峰值保持不变,比较下面哪种情况,通过线圈的电流最小 ( )
A. 所加电源频率为50 Hz
B. 所加电源频率为100 Hz
C. 所加电源频率为50 Hz,减少线圈匝数
D. 在线圈中加入铁芯,所加电源频率为100 HzDA组能力训练题44.有两个电容分别为C1=5μF,C2=3μF的两电容器,分别加在峰值一定的交流电源上,比较下列哪种情况通过电容器的电流最大( )
A. 在C1上加 f=50 Hz的交变电流
B. 在C2上加 f=50 Hz的交变电流
C. 在C1上加 f=60 Hz的交变电流
D. 在C2上加 f=60 Hz的交变电流CA组能力训练题55. 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,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ε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AC解见下页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。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,而选项B、D选项中涉及因素使C变小,A组能力训练题66.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碍作用很小BCA组能力训练题77. 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(?? )
A. P1=P2????????????????????????????
B. P1>P2
C. P1<P2??????????????????????????
D. 不能比较B解见下页电感L对直流基本无阻碍作用,此时灯泡消耗的功率 P1=U2/R (U为直流电压值), 解析: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= UR2/R<U2/R =P1。 A组能力训练题8 8.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′=311sin314t V时,则 ( )
A.电流表A1的示数减小
B.电流表A2的示数增大
C.电流表A3的示数不变ABC解见下页当由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,电容C的容抗变小,故A2示数变大;解析:电阻R的阻值不变,故A3示数不变。当频率变大,电感L的感抗变大,故A1的示数减小;A组能力训练题99. 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CA组能力训练题10 10、如图所示,A、B、C为三个相同的灯泡,a、b、c为与之串联的三个元件, E1为直流电源, E2为交流电源。当开关S接“1”时,A、B两灯均正常发光,C灯不亮。S接“2”时, A灯仍正常发光,B灯变暗,C灯正常发光。由此可知,a元件应是 ,b元件应是 ,c元件应是 。电容器电阻电感B组能力训练题1两个相同的白炽灯L1和L2,接到如图所示的电路中,灯L1与电容器串联,灯L2与电感线圈串联,当a、b处接电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源时,两灯都发光,且亮度相同。更换一个新的正弦交流电源后,灯L1的亮度高于灯L2的亮度。新电源的电压最大值和频率可能是( )
A.最大值仍为Um,而频率大于f
B.最大值仍为Um,而频率小于f
C.最大值大于Um,而频率仍为f
D.最大值小于Um,而频率仍为fAB组能力训练题22.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 V
B.大于220 V
C.小于220 V
D.等于零 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于电源电压。说明:容易产生的错误是:不能正确判断交变电流能够通过电容器而得出读数为零的错误判断;考虑交变电流能够通过电容器,而忽视了电容器对交变电流的阻碍作用,得出读数等于220V。解析:CB组能力训练题33 .“二分频”音箱内有高频、低频两个扬声器。音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低两个频段分离出来,送往相应的扬声器。图示为音箱的简化电路图,高低频混合电
流由a、b端输入,L是线圈,
C是电容器。则下列判断中
正确的是 ( )
A.甲扬声器是低频扬声器
B.C的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器
C.L的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器
D.乙扬声器中的电流的最大值一定比甲中的大A BB组能力训练题4从某一装置输出的交流电常常既有高频成分,又有低频成分。如果只需要把低频成分输送到下一级装置,可采用的电路是 ( )ADB组能力训练题55.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ACD解见下页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. 由于L对高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。解:因电路中无直流电流,故B错误,B组能力训练题66、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
。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ABD解见下页解析:可得电源频率 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,灯泡变亮,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。B组能力训练题7如图所示电路,L1、L2、L3是三盏相同的电灯,当双刀双掷开关S的1、2接线柱与c、d两端连接时, L1、L2、L3的发光情况相同,若将开关S的1、2接线柱与a、b两端连接时,则稳定后观察到的现象是 ( )
A.L1、L2、L3三盏电灯的亮度相同
B.L1不亮,L2、L3两盏电灯的亮度相同
C.L1不亮,L2比L3亮
D.L1不亮,L3比L2亮CB组能力训练题88.电视天线放大器能够将室外天线接收到的微弱电视信号放大,使得电视机更清晰,放大器放置在室外的天线附近,为它供电的电源盒放置在室内,连接电源盒与放大器的两条电线兼有两种功能:既是天线放大器50Hz低频电源线,同时又将几百MHz高频电视信号送入室内,供电视机使用,这就是说,低频电流与高频电流共用一个通道。室内电源盒的内部电路如图所示,关于电容器C和电感线圈L的作用, 下面说法正确的是 ( )
A.高频电视信号经过电容器C输送给电视机
B.电容器C对高频电视信号没有阻碍作用
C.电感线圈L的作用是阻碍高频电视信号进入变压器
D.电感线圈L对50Hz低频没有阻碍作用ACB组能力训练题9 图甲所示电路中,A1 、A2、 A3 为相同的电流表,C为电容器,电阻R1、 R2、 R3的阻值相同,线圈L的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示,则在 t1~t2 时间内( )
A.电流表A1的示数比A2的小
B.电流表A2的示数比A3的小
C.电流表A1和A2的示数相同
D.电流表的示数都不为零C解见下页 由B~ t图知在t1~t2时间内,原线圈中的磁场先负向减小后正向增大,则副线圈中磁通量是均匀变化的, 解:根据法拉第电磁感应定律,在副线圈中产生的感应电流大小不变, 再根据楞次定律可判断出: 在整段时间内感应电流的方向相同, 则在t1~t2时间内副线圈中的感应电流为稳恒电流所以电流表A1和A2的示数相同,A3的示数为0, 选项C正确。 B组能力训练题10在如图所示的电路中,L1、L2是两个相同的小灯泡,A、B处的虚线框内各接有一个电学元件。a、b两端分别与直流电源和交流电源相连接,且直流电源的电压与交流电源电压的有效值相等。观察两种情况下灯泡的亮度。当接直流电源时,L1不发光,L2正常发光;当接交流
电源时,L1发光,L2明显变暗。
则下列说法正确的是 ( )电容器通交流阻直流;电感通直流阻交流。根据题目条件可知,A中是电容,B中是电感, L2变暗的原因是线圈内部产生了自感现象。A.A中接的是电阻,B中接的是电容器?
B.A中接的是电感线圈,B中接的是电阻
C.A中接的是电感线圈,B中接的是电容器
D.A中接的是电容器,B中接的是电感线圈解析:选项D正确。谢谢21世纪教育网(www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站 有大把高质量资料?一线教师?一线教研员?
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