高中物理 第五章 交变电流 3 电感和电容对交变电流的影响课件 新人教选修32.ppt
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1、自自主主学学习习基基础础知知识识3 电电感和感和电电容容对对交交变电变电流的影响流的影响学学习习目目标标1.电电感和感和电电容容对对交交变电变电流的影流的影响响(重点重点)2.电电感器和感器和电电容器的容器的应应用用(重点重点)3.电电感和感和电电容容对对交交变电变电流阻碍作用的理解流阻碍作用的理解(难难点点)4.影响感抗和容抗大小的因素影响感抗和容抗大小的因素(难难点点)合合作作探探究究重重难难疑疑点点解解题题技技巧巧素素养养培培优优2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三22感抗感抗(1)物物理理意意义义:表表示示电电感感器器对对_阻阻碍碍作作用用的的大大小的物理量小的物理量
2、(2)影影响响因因素素:线线圈圈的的_越越大大,交交流流的的_越高,感抗越大越高,感抗越大(3)应用:扼流圈应用:扼流圈低频扼流圈:可以用来低频扼流圈:可以用来“通通_,阻,阻_”高频扼流圈:可以用来高频扼流圈:可以用来“通通_,通,通_,阻,阻_”交变电流交变电流自感系数自感系数频率频率直流直流交流交流直流直流低频低频高频高频2021/8/11 星期三3电电感感线线圈圈对对交交变变电电流流的的阻阻碍碍作作用用为为什什么么随随线线圈圈的的自自感感系数、交系数、交变电变电流的流的频频率的增大而增大呢?率的增大而增大呢?【提提示示】电电感感线线圈圈的的阻阻碍碍作作用用是是由由交交变变电电流流通通过
3、过线线圈圈时时产产生生的的自自感感电电动动势势引引起起的的,自自感感系系数数越越大大时时产产生生的的自自感感电电动动势势也也越越大大;交交变变电电流流的的频频率率越越高高,电电流流的的变变化化率率也也越越大大,感感应应电电动动势势也也就就越越大大,所所以以阻阻碍碍作作用用就就越越大大,感感抗抗也也就就越越大大2021/8/11 星期三41电电感感对对交交变电变电流阻碍作用越大,感抗就越小流阻碍作用越大,感抗就越小()2交交流流电电的的频频率率越越高高,电电感感对对交交流流的的阻阻碍碍作作用用越越大大()3电电感感线线圈圈之之所所以以对对交交变变电电流流有有阻阻碍碍作作用用,是是由由于于自自感感
4、电动势总电动势总是阻碍是阻碍电电流的流的变变化化()2021/8/11 星期三51交变电流能通过电容器交变电流能通过电容器(1)实验电路实验电路(如图如图531)图图5312021/8/11 星期三6(2)实实验验目目的的:了了解解并并验验证证电电容容器器对对交交变变电电流流的的阻阻碍碍作作用用(3)实实验验方方法法:把把白白炽炽灯灯和和电电容容器器串串联联起起来来,先先把把它它们们接接到到直直流流电电源源上上,再再把把它它们们接接到到交交流流电电源源上上,观观察察灯灯泡泡的的发发光光情情况况把把电电容容器器从从电电路路中中取取下下来来,使使灯灯泡泡直直接接与与交交流流电电源源相相连连,再,再
5、观观察灯泡的察灯泡的发发光情况光情况2021/8/11 星期三7(4)实验现实验现象象 接接到到_上上的的灯灯泡泡不不亮亮,接接到到_上上的的灯灯泡泡亮亮把把电电容容器器从从电电路路中中取取下下来来,使使灯灯泡泡直直接接与与交交流流电电源源相相连连,灯灯泡要比接有泡要比接有电电容器容器时时_(5)实验结论实验结论_能能够够“通通过过”电电容容器器,_不不能能通通过过电电容容器器电电容器容器对对_有有_作用作用直流直流交流交流亮亮交变电流交变电流直流直流交变电流交变电流阻碍阻碍2021/8/11 星期三82电容器对交变电流的阻碍作用电容器对交变电流的阻碍作用(1)容抗:表示电容器对容抗:表示电容
6、器对_阻碍作用的大小阻碍作用的大小(2)影影响响容容抗抗大大小小的的因因素素:电电容容器器的的电电容容_,交交流流的频率的频率_,容抗越小,容抗越小(3)电电容容器器特特点点:“通通交交流流、隔隔直直流流;通通高高频频、阻阻低低频频”交流交流越大越大越高越高2021/8/11 星期三9感感抗抗的的实实质质是是由由线线圈圈的的自自感感现现象象引引起起的的,那那么么,电电容容器器对对交交变电变电流阻碍作用的流阻碍作用的实质实质是什么呢?是什么呢?【提提示示】当当交交变变电电流流“通通过过”电电容容器器时时,给给电电容容器器充充电电或或放放电电,形形成成充充电电或或放放电电电电流流,在在形形成成电电
7、流流的的过过程程中中,对对自自由由电电荷荷来来说说,当当电电源源的的电电压压推推动动它它们们向向某某一一方方向向做做定定向向移移动动时时,电电容容器器两两极极板板上上积积累累的的电电荷荷却却反反抗抗它它们们向向这这个个方方向向做做定定向向移移动动,也也就就是是说说在在给给电电容容器器充充电电或或放放电电过过程程中中,在在电电容容器器两两极极板板形形成成跟跟原原电电压压相相反反的的电电压压,这这就就对对电电流流产产生生了了阻阻碍碍作用作用2021/8/11 星期三101电电容容器器在在交交变变电电路路中中,相相当当于于一一个个电电阻阻,具具有有分分压压作用作用()2电电容容器器接接到到交交流流电
8、电源源时时,有有自自由由电电荷荷通通过过电电容容器器()3电电容器是通直流、阻交流,通高容器是通直流、阻交流,通高频频、阻低、阻低频频()2021/8/11 星期三11预预习习完完成成后后,请请把把你你认认为为难难以以解解决决的的问问题题记记录录在在下下面面的表格中的表格中问题问题1问题问题2问题问题3问题问题42021/8/11 星期三12学生分学生分组组探究一探究一电电感器和感器和电电容器容器对对交交变电变电流的阻碍流的阻碍作用作用第第1步探究步探究分分层设问层设问,破解疑,破解疑难难1交流交流电电路和直流路和直流电电路中阻碍路中阻碍电电流大小的因素分流大小的因素分别别有有哪些?哪些?【提
9、示提示】在直流在直流电电路中,受路中,受电电阻的阻碍作用,在交阻的阻碍作用,在交流流电电路中除了路中除了电电阻外,阻外,还还受受电电感器和感器和电电容器容器对对交交变电变电流的阻流的阻碍作用碍作用2021/8/11 星期三132交交变变电电流流的的频频率率越越高高,电电感感器器、电电容容器器、电电阻阻对对电电流的阻碍作用会怎流的阻碍作用会怎样变样变化?化?【提提示示】交交变变电电流流的的频频率率越越高高,感感抗抗越越大大,容容抗抗越越小,小,电电阻阻值值不不变变2021/8/11 星期三14第第2步步结论结论自我自我总结总结,素能培养,素能培养1电电阻、感抗、容抗的区阻、感抗、容抗的区别别电阻
10、电阻感抗感抗容抗容抗产生的产生的原因原因定向移定向移动动的自的自由由电电荷与不荷与不动动的离子的离子间间的碰的碰撞撞由于由于电电感感线线圈的自圈的自感感现现象阻象阻碍碍电电流的流的变变化化电电容器两极板上容器两极板上积积累的累的电电荷荷对对向向这这个个方向定向移方向定向移动动的的电电荷的反抗作用荷的反抗作用在电路在电路中中的特点的特点对对直流、交流直流、交流均有阻碍作用均有阻碍作用对对交流有交流有阻碍作用阻碍作用对对直流的阻碍作用直流的阻碍作用无限大,无限大,对对交流的交流的阻碍作用随阻碍作用随频频率的率的降低而增大降低而增大2021/8/11 星期三15决定决定因素因素由由导导体本身体本身(
11、长长短、粗短、粗细细、材料材料)决定,决定,与温度有关与温度有关由由线线圈本身的圈本身的自感系数和交自感系数和交流的流的频频率率f决决定定由由电电容的大小容的大小和交流的和交流的频频率率f决定决定电能的电能的转化与转化与做功做功电电流通流通过电过电阻阻做功,做功,电电能能转转化化为为内能内能电电能和磁能和磁场场能能往复往复转转化化电电能与能与电场电场能能往复往复转转化化2021/8/11 星期三162.交变电流能够交变电流能够“通过通过”电容器的理解电容器的理解 当当电电容容器器接接到到交交流流电电源源上上时时,由由于于两两极极板板间间的的电电压压变变化化,电电压压升升高高时时,形形成成充充电
12、电电电流流,电电压压降降低低时时,形形成成放放电电电电流流,充充、放放电电交交替替进进行行,电电路路中中就就好好像像交交变变电电流流“通通过过”了了电电容容器器,实实际际上上,自自由由电电荷荷并并没没有有通通过过两两极极板板间间的的绝绝缘缘介介质质2021/8/11 星期三17第第3步例步例证证典例印典例印证证,思,思维维深化深化(多多选选)(2020泰泰安安高高二二检检测测)在在如如图图532所所示示的的电电路路中中,L为为电电感感线线圈圈,R为为灯灯泡泡的的电电阻阻,电电流流表表内内阻阻为为零零,电电压压表表内内阻阻无无限限大大,交交流流电电源源的的电电压压U220sin100 t(V)若
13、若保保持持电电源源电电压压有有效效值值不不变变,只只将将电电源源频频率率改改为为100 Hz,下下列列说说法正确的是法正确的是()2021/8/11 星期三18A电电流表示数增大流表示数增大B电压电压表示数增大表示数增大C灯泡灯泡变变暗暗 D灯泡灯泡变变亮亮【思路点思路点拨拨】解答本解答本题时应题时应把握以下两点:把握以下两点:(1)感抗与交感抗与交变电变电流的流的频频率的关系率的关系(2)串串联电联电路的路的电压电压关系关系2021/8/11 星期三19在在电电压压不不变变的的情情况况下下,电电路路中中的的电电流流减减小小,选选项项A错错误误;灯灯泡泡的的电电阻阻R是是一一定定的的,电电流流
14、减减小小时时,实实际际消消耗耗的的电电功功率率(PI2R)减小,灯泡变暗,选项减小,灯泡变暗,选项C正确,正确,D错误;错误;2021/8/11 星期三20电电压压表表与与电电感感线线圈圈并并联联,其其示示数数为为线线圈圈两两端端的的电电压压UL,设设灯灯泡泡两两端端电电压压为为UR,则则电电源源电电压压的的有有效效值值为为UULUR,由由于于因因URIR,由由于于电电流流I减减小小,故故UR减减小小,因因电电源源电压有效值保持不变,故电压有效值保持不变,故UL(UUR)增大,选项增大,选项B正确正确【答案答案】BC2021/8/11 星期三21如如图图533所所示示白白炽炽灯灯和和电电容容器
15、器串串联联后后接接在在交交流流电电源源的的两端,当交流两端,当交流电电源的源的频频率增大率增大时时()A电电容器容器电电容增大容增大B电电容器容器电电容减小容减小C电电灯灯变变暗暗D电电灯灯变变亮亮2021/8/11 星期三22【思思路路点点拨拨】(1)电电容容器器的的容容抗抗与与交交变变电电流流的的频频率率有有关关(2)频率增大时,容抗减小频率增大时,容抗减小【解解析析】电电容容器器的的电电容容是是由由电电容容器器本本身身的的特特性性决决定定的的,与与外外加加的的交交流流电电源源的的频频率率无无关关,故故选选项项A和和B是是错错误误的的当当交交流流电电源源的的频频率率增增加加时时,电电容容器
16、器充充、放放电电的的速速度度加加快快,电容器的容抗减小,电流增大,电灯变亮电容器的容抗减小,电流增大,电灯变亮【答案答案】D2021/8/11 星期三23电容器、电感器、二极管的导电性能电容器、电感器、二极管的导电性能它们的导电特性不同,接不同的电源电压,就会产生它们的导电特性不同,接不同的电源电压,就会产生不同的现象,应根据它们的特性和所加的电压逐一判断发生不同的现象,应根据它们的特性和所加的电压逐一判断发生的现象的现象2021/8/11 星期三24第第4步巧步巧练练精精选习题选习题,落,落实实强强化化图图5341(2020曲曲阜阜师师大大附附中中高高二二检检测测)一一个个灯灯泡泡通通过过一
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