2018版高中物理 第3章 交變電流 3.3 交流電路中的電容和電感學案 魯科版選修3-2.docx

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第4講交流電路中的電容和電感目標定位1.通過實驗了解電容、電感對交變電流的阻礙，能夠分析簡單電路中的電容、電感的作用.2.知道感抗、容抗，了解感抗、容抗與哪些因素有關一、電容、電感對直流和交流的影響1電阻器對直流和交流的影響是相同的2電容器不能讓直流通過卻能讓交流通過，但對交流有一定的阻礙作用3電感器既能讓直流通過也能讓交流通過，但對交流有一定的阻礙作用二、電容器的容抗及其應用1實驗探究：如圖1所示，把白熾燈和電容器串聯(lián)起來，然后分別接在直流電源上和交流電源上，調(diào)整兩個電源的有效值相等，觀察燈泡的發(fā)光情況圖12實驗現(xiàn)象：接通直流電源時，燈泡不亮，接通交流電源時，燈泡發(fā)光，但和沒有電容器接入時相比較暗3實驗結(jié)論：交變電流能夠通過電容器，電容器對交變電流有阻礙作用4電容器對交變電流的阻礙作用用容抗表示電容器的電容越大，電容器對交變電流的阻礙作用就越小，也就是說，電容器的容抗就越小，電容器在交流電路中起的作用是隔直流，通交流三、電感器的感抗及其應用1實驗探究：如圖2所示，把線圈L與白熾燈串聯(lián)起來，先接在直流電源上，后接在交流電源上，讓兩個電壓的有效值相等，觀察燈泡的亮度圖22實驗現(xiàn)象：接通直流電源時，燈泡發(fā)光；接通交流電源時，燈泡較暗3實驗結(jié)論：電感線圈對交變電流有阻礙作用，電感對交變電流的阻礙作用的大小用感抗表示，線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，阻礙作用越大，感抗也就越大4扼流圈是電子技術中常見的電子元件，分為兩種：一種是線圈繞在鐵芯上，它的自感系數(shù)很大，感抗很大，叫做低頻扼流圈，它的作用是“阻交流、通直流”；另一種線圈繞在鐵氧體芯上，它的自感系數(shù)很小，感抗很小，叫做高頻扼流圈，它的作用是“阻高頻，通低頻”.一、理解電感器對交變電流的阻礙作用1高頻扼流圈高頻扼流圈的自感系數(shù)很小，只對高頻交變電流有較大的阻礙作用，對低頻交變電流的阻礙作用較小，對直流的阻礙作用更小它具有“通直流，通低頻、阻高頻”的作用2低頻扼流圖低頻扼流圈的自感系數(shù)很大，即使交流的頻率較低，它產(chǎn)生的感抗也很大它具有“通直流，阻交流”的作用例1關于電子電路中的扼流圈，下列說法正確的是()A扼流圈是利用電感線圈對交流的阻礙作用來工作的B高頻扼流圈的作用是允許低頻交流通過，而阻礙高頻交流通過C低頻扼流圈的作用不僅要阻礙高頻交流通過，還要阻礙低頻交流通過D高頻扼流圈的電感比低頻扼流圈的電感大答案ABC解析扼流圈是利用變化的電流通過線圈時，感應出感應電動勢，從而來阻礙電流的變化的，故A正確；高頻扼流圈是“通低頻、阻高頻”，故B正確；低頻扼流圈是“阻高頻、阻低頻、通直流”，故C正確；高頻扼流圈比低頻扼流圈自感系數(shù)小，故D錯針對訓練1如圖3所示，輸入端ab的輸入電壓既有直流成分，又有交流成分，以下說法中正確的是(L的直流電阻與R相同)()圖3A直流成分只能從L通過B交流成分只能從R通過C通過R的既有直流成分又有交流成分D通過L的交流成分比通過R的交流成分必定要少答案CD二、理解電容器對交變電流的阻礙作用電容器對交流電的阻礙作用概括為“通交流、隔直流；通高頻，阻低頻”例2如圖4甲、乙兩圖是電子技術中的常用電路，a、b是各部分電路的輸入端，其中輸入的交流高頻成分用“”表示，交流低頻成分用“”表示，直流成分用“”表示關于兩圖中負載電阻R上得到的電流特征是()圖4A圖甲中R得到的是交流成分B圖甲中R得到的是直流成分C圖乙中R得到的是低頻成分D圖乙中R得到的是高頻成分答案AC解析當交變電流加在電容器上時，有“通交流，隔直流，通高頻、阻低頻”的特性，甲圖中電容器隔直流，R得到的是交流成分，A正確，B錯誤；乙圖中電容器能通過交流高頻成分，阻礙交流低頻成分，R得到的是低頻成分，C正確，D錯誤針對訓練2圖5如圖5所示的電路中，正弦交流電源電壓的有效值為220V，則關于交流電壓表的示數(shù)，以下說法中正確的是()A等于220VB大于220VC小于220VD等于零答案C解析雖然交變電流能通過電容器，但也受到阻礙作用，電容器與電阻串聯(lián)，根據(jù)分壓原理可知電阻兩端的電壓小于電源電壓，電壓表測的是電阻兩端的電壓，C正確三、電阻、電感、電容的區(qū)別1容抗的大小除了與電容自身的性質(zhì)有關外，還與交變電流的頻率有關若用XC表示容抗，則XC.2感抗的大小除了與電感線圈自身的性質(zhì)有關外，還與交變電流的頻率有關，若用XL表示感抗，則XL2fL.3電阻R無論對直流還是交流，阻礙作用相同，只取決于電阻本身例3在頻率為f的交變電流電路中，如圖6所示，當開關S依次分別接通R、C、L支路，這時通過各支路的電流有效值相等若將交變電流的頻率提高到2f，維持其他條件不變，則下列幾種情況不正確的是()圖6A通過R的電流有效值不變B通過C的電流有效值變大C通過L的電流有效值變小D流過R、C、L的電流有效值都不變答案D解析交變電流的頻率變大時，電阻R對交流的阻礙作用不變，電容C對交流的阻礙作用減小，電感L對交流的阻礙作用變大，故A、B、C說法正確，D說法錯誤電感及其應用1如圖7所示的電路中，L為電感線圈，L為燈泡，電流表內(nèi)阻為零電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓u220sin (100t) V若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100Hz，下列說法中正確的是()圖7A電流表示數(shù)增大B電壓表示數(shù)減小C燈泡變暗D燈泡變亮答案C解析由u220sin (100t) V可知電源原來的頻率：fHz50Hz，當頻率增大時，線圈的感抗增大，電路中的干路電流將減小，因此A、D錯，C正確圖中燈泡與電感線圈串聯(lián)，所以總電壓(有效值)UULUL，因UL減小，而總電壓的有效值不變，所以UL增大，因此選項B錯電容及其應用2在如圖8所示電路中，u是有效值為220 V的交流電源，C是電容器，R是電阻關于交流電壓表的示數(shù)，下列說法中正確的是()圖8A等于220 V B大于220 VC小于220 V D等于零答案C解析交變電流“通過”電容器，電阻R中有電流，電壓表的示數(shù)不為零；電容器與電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知電阻兩端電壓應小于電源電壓，C正確電阻、電感、電容的區(qū)別3直流電源的電壓與交流電源電壓的有效值相同，自感線圈的直流電阻不計，則燈泡發(fā)光最亮的是圖中的()答案D解析電容C、電感L都對交流電有阻礙作用，故A、B兩圖中燈不是最亮的；C圖中燈被短路，不亮；D圖中電容C有隔直流作用，D正確4如圖9所示的電路中，A、B、C三燈亮度相同，電源為220 V,50 Hz的交流電源，以下敘述中正確的是()圖9A改接220 V,100 Hz的交流電源時，A燈變亮，B燈變暗，C燈亮度不變B改接220 V,100 Hz的交流電源時，A燈變暗，B燈變亮，C燈變亮C改接220 V的直流電源時，A燈熄滅，B燈變亮，C燈亮度不變D改接220 V的直流電源時，A燈熄滅，B燈變亮，C燈變暗答案AC解析增加交流電源的頻率時，感抗增大，容抗減小，電阻的阻礙不變故A變亮，B變暗，C不變，故A正確，B錯誤；改為直流電源時，電容斷路，A燈滅，電感L無感抗，B燈更亮，電阻R阻礙不變，C燈亮度不變