人教版物理选修3-2全册精品课件-第五章第三节.ppt

1、第三节电感和电容对交变电流的第三节电感和电容对交变电流的影响影响学习目标：学习目标：1.通过实验了解电感器对交变电流的阻碍作用，通过实验了解电感器对交变电流的阻碍作用，能够运用所学知识分析含有电感的简单交变电路能够运用所学知识分析含有电感的简单交变电路2通过实验了解电容器对交变电流的阻碍作用，能够分析通过实验了解电容器对交变电流的阻碍作用，能够分析简单交变电路中电容器的作用简单交变电路中电容器的作用3简单了解电感器和电容器在电工和电子技术中的应用简单了解电感器和电容器在电工和电子技术中的应用重点难点：重点难点：1.交变电流交变电流“通过通过”电容器的原理电容器的原理2影响容抗、感抗大小的因素影

2、响容抗、感抗大小的因素新知初探自主学习新知初探自主学习一、电感器对交变电流的阻碍作用一、电感器对交变电流的阻碍作用自主探究自主探究实验现象：实验现象：(1)如图如图531所示，把线圈所示，把线圈L与灯与灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它泡串联起来，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，接通直流电源时，灯泡亮些；压的有效值相等，接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些接通交流电源时，灯泡暗些图图531(2)在图乙中，保持交流电源不变，而改用自感系在图乙中，保持交流电源不变，而改用自感系数大

3、的线圈，或保持电感线圈不变，而改用频率数大的线圈，或保持电感线圈不变，而改用频率更高的交流电源，灯泡比原来更暗更高的交流电源，灯泡比原来更暗成功发现成功发现1感抗：感抗：(1)物理意义：表示电感线圈对物理意义：表示电感线圈对_电流电流_作用的大小作用的大小(2)影响感抗大小的因素：线圈的影响感抗大小的因素：线圈的_越大，交流的越大，交流的_越高，感抗越大越高，感抗越大2感抗的应用感抗的应用交变交变阻碍阻碍自感系数自感系数频率频率类型区别类型区别低频扼流圈低频扼流圈高频扼流圈高频扼流圈自感系数自感系数较大较大_感抗大小感抗大小较大较大_作用作用通通_、阻阻_通通_、通通_、阻、阻_较小较小较小较

4、小直流直流交流交流直流直流低频低频高频高频二、交变电流能够通过电容器二、交变电流能够通过电容器自主探究自主探究实验现象：如图实验现象：如图532所示，把电容器所示，把电容器C与与灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，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压与交流电压的有效值相等接通直流效值相等接通直流电源时，灯泡不亮；接电源时，灯泡不亮；接通交流电源时，灯泡亮通交流电源时，灯泡亮图图532成功发现成功发现_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三、电容器对交变电流的阻碍作用三

5、、电容器对交变电流的阻碍作用自主探究自主探究实验现象：实验现象：(1)如图如图533所示，把电容器所示，把电容器C与灯泡串联起来，先把它们接到交流电源上与灯泡串联起来，先把它们接到交流电源上,再把电容器取下来，使灯泡直接接到交流电再把电容器取下来，使灯泡直接接到交流电源上，灯泡要比有电容器时更亮源上，灯泡要比有电容器时更亮交变交变恒定直流恒定直流图图533(2)在甲图中，若保持交流电源不变，而改用电容在甲图中，若保持交流电源不变，而改用电容大的电容器，或保持电容器的电容不变大的电容器，或保持电容器的电容不变,而改用频而改用频率更高的交流电源，灯泡比原来更亮率更高的交流电源，灯泡比原来更亮成功发

6、现成功发现1容抗：容抗：(1)物理意义：表示电容器对物理意义：表示电容器对_电流电流_作用的大小作用的大小(2)影响容抗大小的因素：电容器的影响容抗大小的因素：电容器的_越大，交流的越大，交流的_越高，容抗越小越高，容抗越小2应用：电容器具有应用：电容器具有“_“_，_”_”的作用的作用交变交变阻碍阻碍电容电容频率频率隔直流隔直流通交流通交流要点探究讲练互动要点探究讲练互动要点要点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过线圈的电流大小和方向变化，都会引起通过通过线圈的电流大小和方向变化，都会引起通过线圈的磁通量发生变

7、化，从而产生感应电动势，线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，这种现象就是自感现象根据楞次定律，自感电这种现象就是自感现象根据楞次定律，自感电动势所引起的感应电流总是要使它产生的磁场阻动势所引起的感应电流总是要使它产生的磁场阻碍线圈内原有磁场的变化，所以自感电动势对线碍线圈内原有磁场的变化，所以自感电动势对线圈中电流的变化有阻碍作用，这样就形成了对交圈中电流的变化有阻碍作用，这样就形成了对交变电流的阻碍作用，电感对交变电流阻碍作用的变电流的阻碍作用，电感对交变电流阻碍作用的大小就称为感抗大小就称为感抗2.感抗的两个决定因素感抗的两个决定因素决定感抗大小的因素有两个：一是交变电流的频决定感抗

8、大小的因素有两个：一是交变电流的频率，二是自感系数率，二是自感系数L.L决定于线圈本身的性质，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由上面第一个因素可知：电感线圈对恒定直由上面第一个因素可知：电感线圈对恒定直流流(I/t0)没有感抗作用，因此电感线圈可没有感抗作用，因此电感线圈可以概括为以概括为“通直流，阻交流通直流，阻交流”，同时对频率越，同时对频率越高的交变电流感抗越大，即所谓高的交变电流感抗越大，即所谓“通低频，阻通低频，阻高频高频”由上面第二个因素可知：要求低频扼流圈感由上面第二个因

9、素可知：要求低频扼流圈感抗大，就要用自感系数较大的线圈即匝数较抗大，就要用自感系数较大的线圈即匝数较多并有铁芯的扼流圈来担任；多并有铁芯的扼流圈来担任；高频扼流圈的自感系数要小得多，可以用匝高频扼流圈的自感系数要小得多，可以用匝数少且没有铁芯的扼流圈来担任数少且没有铁芯的扼流圈来担任(2012信阳高级中学高二检测信阳高级中学高二检测)在如图在如图534所示的电路中，所示的电路中，L为电感线圈，为电感线圈，L为灯为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压交流电源的电压u220sin100t V若保持电若保持电压的有效值不变，只将压的有效值不变，

10、只将电源频率改为电源频率改为100 Hz，下列说法正确的有下列说法正确的有()例例1图图534A电流表示数增大电流表示数增大B电压表示数增大电压表示数增大C灯泡变暗灯泡变暗D灯泡变亮灯泡变亮【思路点拨思路点拨】根据频率的变化，判断感抗根据频率的变化，判断感抗的变化，然后分析电路电流、电压及电灯功的变化，然后分析电路电流、电压及电灯功率的变化率的变化【答案答案】BC【规律总结规律总结】电感与电阻对电流阻碍作用电感与电阻对电流阻碍作用的区别：电阻对直流、交流的阻碍作用大小的区别：电阻对直流、交流的阻碍作用大小一样，而电感对恒定电流没有阻碍作用，对一样，而电感对恒定电流没有阻碍作用，对交流的阻碍作用

11、大小与频率有关交流的阻碍作用大小与频率有关变式训练变式训练1.如图如图535所示，输入端所示，输入端AB的输入电压既的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中正有直流成分，又有交流成分，以下说法中正确的是确的是(L的直流电阻不为的直流电阻不为0)()A直流成分只能从直流成分只能从L通过通过B交流成分只能从交流成分只能从R通过通过C通过通过R的既有直流成分的既有直流成分又有交流成分又有交流成分D通过通过L的直流成分比通的直流成分比通过过R的直流成分必定要大的直流成分必定要大图图535解析：选解析：选C.由于线圈的直流电阻不为零，所以由于线圈的直流电阻不为零，所以有直流成分通过有直流成分通过

12、R，而线圈对交流有阻碍作用，而线圈对交流有阻碍作用，因此也有交流成分通过因此也有交流成分通过R，A错，错，C正确由于正确由于R对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过L,B错，因为一般导线的直流电阻都很小，但错，因为一般导线的直流电阻都很小，但R的大小不知，所以通过线圈的直流比通过的大小不知，所以通过线圈的直流比通过R的不的不一定大，一定大，D错误错误要点要点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1.交变电流交变电流“通过通过”电容器电容器电容器两极板间是绝缘材料，当电容器接到电容器两极板间是绝缘材料，当电容器接到交流电源上时，自由电荷不会通

13、过两极板间交流电源上时，自由电荷不会通过两极板间的绝缘电介质，只不过在交变电压的作用下的绝缘电介质，只不过在交变电压的作用下,电容器交替进行充电和放电，电路中就有电电容器交替进行充电和放电，电路中就有电流了，表现为交变电流流了，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电容器是由两块彼此绝缘的导体构成的，因此直流电容器是由两块彼此绝缘的导体构成的，因此直流电不能通过电容器，而交变电流却能通过电容器，电不能通过电容器，而交变电流却能通过电容器，原因是什么呢？原来自由电荷实际上并没有通过电原因是什么呢？原来自由电荷实际上并没有通过

14、电容器的电介质，只不过在交变电压的作用下，当电容器的电介质，只不过在交变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器充电，电荷在电容器的极板源电压升高时，电容器充电，电荷在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，电路中就有了电流电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交变电流流，表现为交变电流“通过通过”了电容器了电容器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

15、容在电路中的作用电容在电路中的作用交变电流的频率越高，电容器充电时集聚的交变电流的频率越高，电容器充电时集聚的电荷相对较少，对电荷运动的阻碍作用越小电荷相对较少，对电荷运动的阻碍作用越小,容抗也越小同理，电容器的电容越大，容容抗也越小同理，电容器的电容越大，容纳电荷的本领越大，充放电时所受的阻碍越纳电荷的本领越大，充放电时所受的阻碍越小，容抗也就越小，所以电容有小，容抗也就越小，所以电容有“通交流，隔通交流，隔直流，通高频、阻低频直流，通高频、阻低频”的作用的作用如图如图536所示，白炽灯和电容器串所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交流电源的频联后接在交变电源的两端，当交流电源的

16、频率增加时率增加时()A电流表示数增大电流表示数增大B电压表示数增大电压表示数增大C灯泡变暗灯泡变暗D灯泡变亮灯泡变亮 图图536例例2【思路点拨思路点拨】根据频率的变化，判断容抗的变化根据频率的变化，判断容抗的变化,然后分析电流、电压及灯泡功率的变化然后分析电流、电压及灯泡功率的变化【精讲精析精讲精析】频率增大可知，容抗减小，电流增频率增大可知，容抗减小，电流增大，电灯两端电压增大，电压表示数变小，灯泡功大，电灯两端电压增大，电压表示数变小，灯泡功率增大而变亮，故率增大而变亮，故A、D项正确项正确【答案答案】AD【规律总结规律总结】电容器对交流电的阻碍作用大小电容器对交流电的阻碍作用大小(容

17、容抗抗)与电容大小和交流电频率都有关电容越大与电容大小和交流电频率都有关电容越大,容容抗越小，频率越高，容抗越小抗越小，频率越高，容抗越小变式训练变式训练2.(2012江门二中高二月考江门二中高二月考)如图如图537所示所示,甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同，则下列表示数都相同，则下列说法正确的是说法正确的是()图图537A灯灯L1比灯比灯L2亮亮B灯灯L3也能发光，但亮度最暗也能发光，但亮度最暗C灯灯L2和和L4亮度相同亮度相同D灯灯L4比灯比灯L1亮亮解析：选

18、解析：选CD.电压表示数相同，说明交流电的电压表示数相同，说明交流电的有效值相同题甲图中电容器与灯有效值相同题甲图中电容器与灯L1串联，电串联，电容器对电流有阻碍作用；乙图中电容器与容器对电流有阻碍作用；乙图中电容器与灯灯L2并联，交变电压全部加在灯并联，交变电压全部加在灯L2上；上；丙图中电容器与灯丙图中电容器与灯L3串联且是直流电源，电容串联且是直流电源，电容器隔直通交，所以没有电流流过灯器隔直通交，所以没有电流流过灯L3，灯，灯L3不不亮；丁图中电容器与灯亮；丁图中电容器与灯L4并联，电流全部流过并联，电流全部流过灯灯L4.综合以上分析，综合以上分析，C、D项正确项正确热点示例创新拓展热

19、点示例创新拓展电感、电容在交变电流电路中的应用电感、电容在交变电流电路中的应用 1.电容器的应用电容器的应用(1)隔直电容器，如图隔直电容器，如图538所示作用是所示作用是“通交流、隔直流通交流、隔直流”，因为直流电不能通过，因为直流电不能通过电容器，交流电能电容器，交流电能“通过通过”电容器起这样电容器起这样作用的电容器电容要大些作用的电容器电容要大些图图538图图538(2)高频旁路电容器，如图高频旁路电容器，如图539所示，作用是所示，作用是“通高频、阻低频通高频、阻低频”，因为对不同频率的交流电，因为对不同频率的交流电,频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大频率越高，容抗越小，频率越低

20、，容抗越大,即电容对低频交变电流阻碍作用大，对高频交变即电容对低频交变电流阻碍作用大，对高频交变电流阻碍作用小，起这样作用的电容器电容要小电流阻碍作用小，起这样作用的电容器电容要小些些2.电感器的应用电感器的应用(1)低频扼流圈：可起到低频扼流圈：可起到“通直流、阻交流通直流、阻交流”的作的作用用(2)高频扼流圈：可起到高频扼流圈：可起到“通直流、通低频、阻高通直流、通低频、阻高频频”的作用的作用3.电感和电容的组合应用电感和电容的组合应用根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合到一起来完成一定的任务可以将二者结合到一起来完成一定的任务(1

21、)如果将电容器与负载并联，然后与电感线圈如果将电容器与负载并联，然后与电感线圈串联，就能更好的起到滤掉电流中交流成分或串联，就能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，如图高频成分的作用，如图5310所示所示图图5310图图5311(2)如果将电感线圈与负载并联，然后与电容如果将电感线圈与负载并联，然后与电容器串联，就能更好的起到滤掉电流中直流成器串联，就能更好的起到滤掉电流中直流成分和低频成分的作用，如图分和低频成分的作用，如图5311所示所示图图5312经典案例经典案例如图如图5312所示是电视机电源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部分的滤波装置，当输入端输入含

22、有直流成分、交流低频成分的电流后，能在输出端得分、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电容和电感的作用【解题样板解题样板】当含有多种成分的电流输入到当含有多种成分的电流输入到C1两两端时，由于端时，由于C1具有具有“通交流、隔直流通交流、隔直流”的功能，电的功能，电流中的交流成分被衰减；而线圈流中的交流成分被衰减；而线圈L有有“通直流、阻通直流、阻交流交流”的功能，直流成分电流顺利通过的功能，直流成分电流顺利通过L，一小部，一小部分交流通过分交流通过L；到达；到达C2两端时，由于两端时，由于C2具有具有“通交流通交流、隔直流、隔直流”的功能，的功能，C2进一步滤除电流中残余的交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流成分，这样在输出端得到较稳定的直流电【答案答案】见解题样板见解题样板【名师点评名师点评】本题联系电视机中的实际电路，本题联系电视机中的实际电路，应分别考虑应分别考虑L、C的作用：的作用：L对直流起对直流起“短路短路”作用作用,对交流起阻碍作用；对交流起阻碍作用；C对直流对直流“断路断路”，对交流有旁，对交流有旁路分流作用，本题路分流作用，本题C1、C2两次对交流分流，滤波两次对交流分流，滤波效果更好效果更好