2014年秋高中物理5.3电感和电容对交变电流的影响课件新人教版选修

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1、 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 知 道 交 流 电 能 “ 通 过 ” 电 容 器 了 解 容 抗 与 哪 些 因 素 有 关 在 直 流 电 路 中 ， 灯 泡 和 电 容 器 串 联 ， 灯 泡 不 会 亮 ； 在交 流 电 路 中 ， 灯 泡 和 电 容 器 串 联 (如 图 所 示 )， 灯 泡 会 亮 吗 ？ 1 实 验 表 明 ， 电 感 对 交 变 电 流 有 阻 碍 作 用电 感 对 交 变 电 流 阻 碍 作 用 的 大 小 用 感 抗 表 示 线 圈 的_越 大 ， 交 变 电 流 的 _越 高 ，

2、阻 碍 作 用 越 大 ，感 抗 也 越 大 低 频 扼 流 圈 的 自 感 系 数 很 大 ， 它 有 “ _”的作 用 ； 高 频 扼 流 圈 的 自 感 系 数 较 小 ， 它 有“ _”的 作 用 2 电 容 对 交 变 电 流 的 阻 碍 作 用(1)通 过 实 验 可 以 看 到 交 变 电 流 能 够 通 过 电 容 器 ， 其 实自 由 电 荷 并 未 通 过 极 板 间 的 绝 缘 介 质 ， 只 是 在 交 变 电 压 的作 用 下 ， 电 容 器 交 替 进 行 _， 电 路 中 就 有 了 电 流 (2)容 抗 ： 表 示 电 容 对 交 流 的 阻 碍 作 用 的 大

3、 小 _越 大 ， 交 流 的 _越 高 ， 电 容 器 对 交 流 的 阻 碍 作 用 越小 ， 容 抗 也 越 小 (3)电 容 在 电 路 中 的 作 用 是 ： “ _” 答案：1.自感系数；频率；通直流、阻交流；通低频、阻高频2(1)充、放电(2)电容；频率；(3)通交流、隔直流；通高频、阻低频 (1)实 验 演 示如 图 所 示 ， 电 感 线 圈 与 灯 泡 串 联 后 可 以 分 别 接 直 流 电源 或 有 效 值 与 直 流 电 源 相 同 的 交 流 电 源 (2)实 验 现 象接 通 直 流 电 源 时 ， 灯 泡 亮 些 ， 接 通 交 流 电 源 时 ， 灯 泡变

4、暗 (3)实 验 结 论电 感 线 圈 对 交 变 电 流 有 阻 碍 作 用 (4)实 验 现 象 的 本 质交 变 电 流 通 过 线 圈 时 ， 由 于 电 流 时 刻 都 在 变 化 ， 所 以自 感 现 象 就 不 断 地 发 生 ， 而 自 感 电 动 势 总 是 要 阻 碍 电 流 变化 的 ， 这 就 是 线 圈 的 电 感 对 交 变 电 流 的 阻 碍 作 用 (5)电 感 对 交 变 电 流 阻 碍 作 用 的 大 小 用 感 抗 来 表 示 ，线 圈 的 自 感 系 数 越 大 ， 交 变 电 流 的 频 率 越 高 ， 产 生 的 自 感电 动 势 就 越 大 ， 对

5、 交 变 电 流 的 阻 碍 作 用 越 大 ， 感 抗 就 越大 若 用 XL表 示 感 抗 ， L表 示 线 圈 自 感 系 数 ， 用 f表 示 交变 电 流 频 率 则 有 XL 2 fL.对 于 感 抗 的 公 式 ： XL 2 fL，只 要 求 作 定 性 的 解 释 ， 不 要 求 作 定 量 的 计 算 感 抗 的 单 位 是 欧 姆 ， 在 交 变 电 路 中 类 似 于 一 个 电阻 电 感 线 圈 在 电 路 中 的 作 用 有A 通 直 流 ， 阻 交 流 B 通 低 频 ， 阻 高 频 一 个 灯 泡 通 过 一 个 粗 导 线 的 线 圈 与 一 交 流 电 源 相

6、 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 答 案 ： B解析：在线圈内由磁场变化而产生的感应电动势，总是反抗电流变化的，正是这种反抗变化的特性(电惰性)，使线圈产生了感抗加入铁芯改变了电感的自感系数，自感系数增大，感抗增大，故答案为B. (1)实 验 演 示 及 现 象如 图 所 示 ， 将 白 炽 灯 泡 和 电 容 器 串 联 在 电 路 里 面 接通 直 流 电 源 ， 灯 泡 不 亮 ； 接 通 交 流 电 源 ， 灯 泡 亮 说 明 交变 电 流 能 够 “ 通 过 ”

7、电 容 器 (2)实 验 现 象 的 本 质 直 流 电 不 能 通 过 电 容 器 是 因 为 电 容 器 的 两 个 极 板 间是 绝 缘 的 交 变 电 流 加 到 电 容 器 上 后 ， 当 电 源 电 压 升 高 时 ， 电源 给 电 容 器 充 电 ， 电 荷 向 电 容 器 极 板 上 聚 集 ， 在 电 路 中 ，形 成 充 电 电 流 ； 当 电 源 电 压 降 低 时 ， 电 容 器 放 电 ， 原 来 极板 上 聚 集 的 电 荷 又 放 出 ， 在 电 路 中 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 ，

8、好 像 是 交 变 电流 “ 通 过 ” 了 电 容 器 ， 但 实 际 上 自 由 电 荷 并 没 有 通 过 电 容器 两 极 板 间 的 绝 缘 介 质 . (1)容 抗 表 示 电 容 对 交 变 电 流 阻 碍 作 用 的 大 小 大 小 由 电 容 器 的 电 容 和 交 变 电 流 的 频 率 决 定 ， 电 容越 大 ， 交 变 电 流 的 频 率 越 高 ， 容 抗 越 小 若 用 XC表 示 容 抗 ，C表 示 电 容 器 的 电 容 ,f表 示 交 变 电 流 的 频 率 ， 则 有 XC 对 于 容 抗 的 公 式 ， 只 要 求 作 定 性 的 解 释 ， 不 要 求

9、 作 定量 的 计 算 容 抗 的 单 位 是 欧 姆 ， 在 交 变 电 路 中 类 似 于 一 个 电阻 容 抗 在 电 路 中 的 作 用 有A 通 交 流 ， 隔 直 流B 通 高 频 ， 阻 低 频 如 图 所 示 ， 平 行 板 电 容 器 与 灯 泡 串 联 ，接 在 交 流 电 源 上 ， 灯 泡 正 常 发 光 ， 则 ( )A 把 电 介 质 插 入 电 容 器 ， 灯 泡 将 变 亮B 把 电 容 器 两 极 板 距 离 增 大 ， 灯 泡 将变 亮 C 使 电 容 器 两 极 板 正 对 面 积 减 小 ， 灯泡 将 变 暗D 使 交 流 电 频 率 增 加 ， 灯 泡

10、 变 暗答 案 ： AC 电 阻 感 抗 容 抗产 生 的 原因 定 向 移 动 的 自 由 电 荷 与不 动 的 离 子 间 的 碰 撞 由 于 电 感 线 圈 的 自感 现 象 阻 碍 电 流 的变 化 电 容 器 两 极 板 上 积 累的 电 荷 对 这 个 方 向 定向 移 动 的 电 荷 的 反 抗作 用在 电 路 中的 特 点 对 直 流 、 交 流 均 有 阻 碍作 用 只 对 变 化 的 电 流 (如交 流 )有 阻 碍 作 用 不 能 通 直 流 ， 只 能 通变 化 的 电 流决 定 因 素 由 导 体 本 身 (长 短 、 粗 细 、材 料 )决 定 ， 与 温 度 有

11、关 由 线 圈 的 自 感 系 数和 交 流 的 频 率 决 定(成 正 比 ) 由 电 容 的 大 小 和 交 流的 频 率 决 定 (成 反 比 )电 能 的 转 化 与 做 功 电 流 通 过 电 阻 做 功 ， 电能 转 化 为 内 能 电 能 和 磁 场 能 往 复转 化 电 能 与 电 场 能 往 复 转化 特 别 提 醒 ：电 感 、 电 容 接 到 交 流 电 源 上 时 ， 电 能 与 磁 场 能 或 电 场能 往 复 转 化 ， 所 以 电 感 、 电 容 上 不 会 消 耗 电 能 ， 而 电 流 通过 电 阻 时 ， 必 然 会 产 生 焦 耳 热 ， 从 而 造 成

12、电 能 的 损 耗 . 在 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 100H z， 下 列 说 法 正 确 的 是 ( ) 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 灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率PI2R减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL；设灯泡两端电压为UR，则电源电压的

13、有效值为UULUR.因URIR，故电流I减小时，UR减小因电源电压有效值保持不变故ULUUR，UL增大，选项B正确 答案：BC点评：电感在交流电路中有类似于直流电路中的“电阻”的作用，这种阻碍作用不是保持不变的，它的大小与交流电的频率有关，频率变化，阻碍作用相应变化，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 如 图 所 示 的 两 个 电 路 ， L为 纯 电 感 线 圈 ， 当 电 键 闭 合时 ， 观 察 到 的 现 象 有 何 不 同 ？ (电 路 中 两 灯 泡 L1、 L2相同 ) 若 E1、 E2是 交 流 电 源 时 将 观 察 到 什 么 现 象 ？ 答案：加

14、恒定电流时，L1立即变亮，L2缓慢变亮，最后亮度相同加交变电流时，L1亮度大于L2亮度. 如 图 所 示 的 电 路 ， F为 一 交 流 发 电 机 ， C为 平 行 板 电 容器 ， 为 使 电 流 表 A的 示 数 增 加 ， 可 行 的 办 法 是 ( )A 使 发 电 机 F的 转 速 增 加B 使 发 电 机 F的 转 速 减 小C 在 平 行 板 电 容 器 间 换 用 介 电 常 数 较 小 的 电 介 质D 使 电 容 器 两 极 板 间 距 离 增 大 解析：本题考查电容对交变电流的阻碍作用本题的关键是理解容抗与交变电流的频率和电容器的电容都成反比当发电机转速增加时，交变电

15、流的频率增大，容抗减小，电流表A的读数增大，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，使电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A示数减小，C、D两项错误，故正确答案为A.答案：A 点评：容抗与交变电流的频率和电容器电容成反比，在交变电路中相当于一个电阻 在 如 图 所 示 电 路 中 ， 交 变 电 源 是 有 效 值 为 220V的 电 源 ，C是 电 容 器 ， R是 电 阻 ， 关 于 交 流 电 压 表 的 示 数 ， 下 列 说 法中 正 确 的 是 ( ) A 等 于 220V B 大 于

16、 220VC 小 于 220V D 等 于 零答案：C解析：虽然交变电流能通过电容器，但对交流有阻碍作用，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，而电压表测的是电阻两端的电压，故选项C正确. 如 图 所 示 ， 从 ab端 输 入 的 交 流 含 有 高 频 与 低 频 成 分 ，为 了 使 R上 尽 可 能 少 的 含 有 高 频 成 分 ， 采 用 图 示 电 路 ， 其 L的 作 用 是 _， C的 作 用 是_ 解析：因为L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特点，使绝大部分高频

17、成分从C流过，因此，C在此叫做高频旁路电容点评：电容器阻碍作用的特点为“通交流，隔直流”而不是“通交流，阻直流”，因为电容器在直流电路中相当于断路，是将直流电流“隔断”而不是让直流电流通过 (2010哈 师 大 附 中 高 二 检 测 )如 图 所 示 ， 在 电 路 两 端加 上 正 弦 交 流 电 ， 保 持 电 压 有 效 值 不 变 ， 使 频 率 增 大 ， 发现 各 灯 的 亮 暗 情 况 是 ： 灯 1变 亮 ， 灯 2变 暗 ， 灯 3不 变 ， 则 M、N、 L中 所 接 元 件 可 能 是 ( ) A M为 电 阻 ， N为 电 容 器 ， L为 电 感 线 圈B M为 电 感 线 圈 ， N为 电 容 器 ， L为 电 阻C M为 电 容 器 ， N为 电 感 线 圈 ， L为 电 阻D M为 电 阻 ， N为 电 感 线 圈 ， L为 电 容 器答案：C解析：当交变电流的频率增大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，由灯1变亮，灯2变暗可知M为电容器，N为电感线圈，而电阻与交变电流的频率无关，故L为电阻，C正确