人教版選修32 電感和電容對(duì)交變電流的影響 第1課時(shí) 教案.docVIP

人教版 高中物理選修3-2第5章第3節(jié) 電感和電容對(duì)交變電流的影響【知識(shí)與技能】1、理解為什么電感對(duì)交變電流有阻礙作用2、知道用感抗來(lái)表示電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關(guān)3、知道交變電流能通過(guò)電容器知道為什么電容器對(duì)交變電流有阻礙作用4、知道用容抗來(lái)表示電容對(duì)交變電流阻礙作用的大小，知道容抗與哪些因素有關(guān)【過(guò)程與方法】使學(xué)生理解如何建立新的物理模型而培養(yǎng)學(xué)生處理解決新問(wèn)題能力【情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)】1、通過(guò)電感和電容對(duì)交流電的阻礙作用體會(huì)事物的相對(duì)性與可變性2、讓學(xué)生充分體會(huì)通路與斷路之間的辯證統(tǒng)一性3、培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)，實(shí)事求是的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度【教學(xué)重難點(diǎn)】1、交流與直流的區(qū)別2、感抗的概念及影響感抗大小的因素3、容抗的概念及影響容抗大小的因素【教學(xué)過(guò)程】重難點(diǎn)一、電感線(xiàn)圈對(duì)交變電流的作用如圖所示，把帶鐵芯的線(xiàn)圈l與小燈泡串聯(lián)起來(lái)，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源上(實(shí)驗(yàn)中取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：接通直流電源時(shí)，燈泡亮些；接通交流電源時(shí)，燈泡暗些(1)產(chǎn)生上述現(xiàn)象說(shuō)明了什么？該現(xiàn)象是什么原因造成的？(2)實(shí)驗(yàn)表明：調(diào)換線(xiàn)圈的自感系數(shù)越大、交變電流的頻率越高，電感對(duì)交變電流的阻礙作用越大，即燈泡越暗為什么線(xiàn)圈的感抗跟線(xiàn)圈的自感系數(shù)和交流電的頻率有關(guān)呢？提示：(1)實(shí)驗(yàn)表明電感對(duì)交變電流有阻礙作用交流電通過(guò)電感線(xiàn)圈時(shí)，電流時(shí)刻在改變，電感線(xiàn)圈中必然產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的變化，使燈泡變暗(2)感抗是由自感現(xiàn)象引起的，線(xiàn)圈的自感系數(shù)l越大，自感作用就越大因而感抗越大；交流電的頻率f越高，電流的變化率越大，自感作用也越大，因而感抗也越大電感線(xiàn)圈對(duì)交變電流的作用1電感線(xiàn)圈對(duì)交變電流的阻礙作用的本質(zhì)交變電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，由于電流時(shí)刻都在變化，所以自感現(xiàn)象就不斷地發(fā)生，而自感電動(dòng)勢(shì)總是要阻礙電流的變化，這就是線(xiàn)圈的電感對(duì)交變電流的阻礙作用。因此，感抗的產(chǎn)生是由線(xiàn)圈的自感現(xiàn)象引起的。直流電通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，電流的大小、方向都不變，線(xiàn)圈中不產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，也就沒(méi)有感抗。2感抗電感線(xiàn)圈對(duì)電流的阻礙作用。感抗用“xl”表示，xl2fl。其中f是交流電的頻率，l是線(xiàn)圈的自感系數(shù)。3感抗與電感的關(guān)系電感線(xiàn)圈對(duì)交變電流阻礙作用的大小用感抗來(lái)表示，線(xiàn)圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)就越大，感抗就越大，對(duì)交變電流的阻礙作用也就越大，反之就越小。4兩類(lèi)扼流圈(1)低頻扼流圈構(gòu)造：閉合鐵芯、繞在鐵芯上的線(xiàn)圈；特點(diǎn)：匝數(shù)多、自感系數(shù)l大、電阻很小。它對(duì)低頻交流電流會(huì)產(chǎn)生很大的阻礙作用，而對(duì)直流電流的阻礙作用則較小，故低頻扼流圈的作用為“阻交流、通直流”。(2)高頻扼流圈構(gòu)造：它的線(xiàn)圈有的是繞在圓柱形的鐵氧體芯上；特點(diǎn)：匝數(shù)少，自感系數(shù)l小。它只對(duì)頻率很高的交流電流產(chǎn)生很大的阻礙作用，而對(duì)低頻交流電流的阻礙作用較小，故高頻扼流圈的作用為“阻高頻、通低頻”?！究偨Y(jié)提升】電感器在電路中的作用(1)通直流、阻交流直流電(恒定)的電流不變化，不能引起自感現(xiàn)象，所以電感線(xiàn)圈能通直流電；交變電流隨時(shí)間變化，電感線(xiàn)圈中必產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)以阻礙電流變化，所以電感線(xiàn)圈對(duì)交變電流有阻礙作用，這種線(xiàn)圈的自感系數(shù)應(yīng)很大。(2)通低頻、阻高頻對(duì)于不同頻率的交變電流來(lái)說(shuō)，同一線(xiàn)圈自感系數(shù)一定，頻率較低的交變電流通過(guò)它時(shí)，電流變化慢，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)小，感抗?。桓哳l交變電流通過(guò)它時(shí)，電流變化快，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)大，感抗大，這種線(xiàn)圈的自感系數(shù)較小?！镜湫屠}】(多選)如下圖所示電路中，a、b為兩相同的小燈泡，l為直流電阻為零的電感線(xiàn)圈，下列說(shuō)法正確的是()a電源為穩(wěn)恒直流電源時(shí)，燈泡a、b亮度相同b電源為穩(wěn)恒直流電源時(shí)，燈泡a比b亮度大c電源為交流電源時(shí)，燈泡a、b亮度相同d電源為交流電源時(shí)，燈泡a比b亮度大【答案】ad【解析】當(dāng)電源為穩(wěn)恒直流電源時(shí)，電感線(xiàn)圈相當(dāng)于導(dǎo)線(xiàn)，則兩燈泡電壓相同，所以亮度相同當(dāng)電源為交流電源時(shí)，電感線(xiàn)圈對(duì)電流有阻礙作用，故燈泡a比燈泡b亮，并且交流電的頻率越高，燈泡的亮度相差越明顯重難點(diǎn)二、電容器對(duì)交變電流的作用如圖甲、乙所示，把燈泡和電容器串聯(lián)起來(lái)，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源上，觀(guān)察燈泡的發(fā)光情況(1)分析電容器能通交流的原因提示：把交流電源接到電容器兩個(gè)極板上后，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，電源給電容器充電，電荷向電容器極板上聚集，在電路中，形成充電電流；當(dāng)電源電壓降低時(shí)，電容器放電，電荷從極板上流出，在電路中形成放電電流，電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有了電流，好像是交流“通過(guò)”了電容器，但實(shí)際上自由電荷并沒(méi)有通過(guò)電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)(2)若把圖乙中電容器去掉，變成圖丙所示電路，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么？提示：燈泡變得比乙中亮，說(shuō)明電容器對(duì)交流有阻礙作用(3)在圖乙中，改變電容器的電容和電源頻率，燈泡亮度會(huì)有什么變化？提示：電容變大時(shí)，燈泡變亮；頻率增大時(shí)，燈泡變亮電容器對(duì)交變電流的作用1交變電流“通過(guò)”電容器的本質(zhì)把交流電源接到電容器兩個(gè)極板上后，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，電源給電容器充電，電荷向電容器極板上聚集，在電路中，形成充電電流；當(dāng)電源電壓降低時(shí)，電容器放電，原來(lái)聚集在極板上的電荷又放出，在電路中形成放電電流。電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有了電流，好像是交流電“通過(guò)”了電容器，但實(shí)際上自由電荷并沒(méi)有通過(guò)電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)。2容抗電容器對(duì)交流的阻礙作用。容抗用“xc”表示，xc。其中f是交流電頻率，c是電容器的電容。3容抗與電容的關(guān)系電容器的電容量越大，交變電流的頻率越高，則容抗就越??；反之，電容量越小，交變電流頻率越低，容抗就越大。4電容器對(duì)交變電流阻礙作用的實(shí)質(zhì)當(dāng)交變電流“通過(guò)”電容器時(shí)，給電容器充電或放電，使電容器兩極板間形成和原電壓相反的電壓，阻礙電流變化?！究偨Y(jié)提升】電容器在電路中的作用(1)“隔直流、通交流”的作用：因?yàn)殡娙萜鲀蓸O板間是絕緣的，所以有“隔直流”作用，而對(duì)交變電流，電容器交替進(jìn)行充電、放電，電路中就有了電流，所以有“通交流”作用，如隔直電容器。(2)“阻低頻、通高頻”的作用：電容較小的電容器，對(duì)高頻交流電的容抗小，阻礙??；對(duì)低頻交流電的容抗大、阻礙大，因此這種電容器用來(lái)“阻低頻、通高頻”，如高頻旁路電容器。電阻、感抗、容抗的比較電阻感抗容抗產(chǎn)生的原因定向移動(dòng)的自由電荷與不動(dòng)的離子間的碰撞電感線(xiàn)圈的自感現(xiàn)象阻礙電流的變化電容器兩極板上積累的電荷對(duì)向這個(gè)方向定向移動(dòng)的電荷的反抗作用在電路中的特點(diǎn)對(duì)直流、交流均有阻礙作用只對(duì)變化的電流有阻礙作用，如交變電流不能通直流，只能通變化的電流。對(duì)直流的阻礙作用無(wú)限大，對(duì)交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大決定因素由導(dǎo)體本身(長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料)決定，與溫度有關(guān)由線(xiàn)圈本身的自感系數(shù)和交流電流的頻率f決定由電容的大小和交流電流的頻率決定電能的轉(zhuǎn)化與做功電流通過(guò)電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化【典型例題】如下圖所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在