第二章第5节 电感器在交流电路中的作用

五、电感器在交流电路中的作用

教学目标

1. 了解电感器在交流电路中的作用、感抗和哪些因素相关。

2.通过实验，让学生自己去探究发现电感器对交流电的阻碍作用与电感器的电感、交流电频率之间的定性关系，并由此引出感抗的概念，激发学习兴趣，培养学生的分析推理能力和科学素养。

重点难点

重点：电感器对交流电的阻碍作用

难点：电感器对交流电的阻碍作用的成因以及感抗的概念

设计思想

电感器是由电阻很小的导线绕制而成，按学生已有知识背景来说，电感器对交流的阻碍作用应该很小，但实际上电感器对交流电有显著的阻碍作用，这一现象与学生已有知识背景相矛盾。通过对该现象的观察，激发学生学习的兴趣，为学生学习创造一个良好的学习环境，使学生在观察实验的基础上，发现并找到与感抗大小相关的因素，并引出感抗的概念。 教学资源 带铁芯的电感器L ，灯泡2.5V,0.3A ， 学生电源，导线，开关，信号发生器（可以产生频率不同的低压交流电）

教学设计

【课堂引入】

电阻阻值很小的导线绕制成的线圈称为电感元件或电感器，电感器接入电路中，会产生一些有趣的现象，你知道吗？你能解释吗？

演示实验：电路图如图所示。(灯泡2.5V ，0.3A ；直流电源输出电压3V 。)

问题1、如图闭合S ′，再闭合S ，观察现象，说明现象原因？

（灯泡D 逐渐变亮，通电自感现象，穿过线圈自身的磁通量

的变化产生感应电动势阻碍电流的增加。最终D 与D ′亮度相同，

说明电流不变化时，线圈对电流的阻碍作用确实很小（可认为是导

线）。）

问题2、断开S ，观察现象，说明现象原因？

（灯泡D 逐渐变暗，断电自感现象，穿过线圈自身的磁通量

的变化产生感应电动势阻碍电流的减少。）

问题3、换成交流电源，闭合S ′，再闭合S ，观察现象，试着说明现象的原因？ （灯泡D 亮度比灯泡D ′暗，线圈对交流电有明显的阻碍作用。若自感系数较大，灯泡D 甚至不亮，提出：是不是灯泡D 的灯丝断了？再用两端绝缘的导线将线圈两端短路，发现灯泡又发光了。看来灯丝未断，又说明什么呢？）

（通过对比性的小实验以及一个个小问题，激发兴趣，产生求知欲望，温故知新，又产生新的问题。）

（过渡：电感器对恒定电流的阻碍作用很小，对变化的电流阻碍作用较大，因为交流电是变化的电流，因此自感线圈对交流电的阻碍作用较大。）

【课堂学习】

学习活动1:电感器对交流电的阻碍作用

问题：电感器对交流电的阻碍作用称为感抗，感抗的大小与哪些因素有关？

猜想：自感系数、交流电频率

（学生根据自感电动势的大小与自感线圈的自感系数、电流变化的快慢t

I ∆∆有关。应能得到以上猜想。）

实验：实验电路图为课本图2-5-1。

1、保持电源输出电压不变，改变信号频率，观察灯泡亮度变化，说明什么？

（频率越大，感抗越大。）

2、保持其它条件不变，将铁芯抽出和插入，观察灯泡亮度变化，说明什么？

保持其它条件不变，改变线圈匝数，观察灯泡亮度变化，说明什么？

（自感系数越大，感抗越大。）

总结：线圈的自感系数越大，电流电的频率越大，对交流电的阻碍作用越大，即感抗越大。 电感器在电路中的作用可概括为“通直流、阻交流”，频率越高，阻碍作用（感抗）越大，感抗公式：fL X L π2=。

学习活动2:电感器在电子技术中的应用

1、低频扼流圈：匝数多，自感系数大，对低频电流也能产生较大的阻碍作用（感抗）。应用“通直流，阻交流”

2、高频扼流圈：匝数较少，自感系数小，应用“通低频，阻高频”

3、电路分析

【课堂小结】

总结电感器在交流电路中的作用

【课堂反馈】

1．下列说法中，正确的是( )

A ．电感对交流的阻碍作用是因为电感存在电阻

B ．电容对交流的阻碍作用是因为电容器有电阻

C ．感抗、容抗和电阻一样，电流通过它们做功时都是电能转化为内能

D ．在交变电流中，电阻、感抗、容抗可以同时存在

答案：D

解析：交流电流通过线圈时，在线圈上产生自感电动势，对电流的变化起到阻碍作用，A 错．交流电通过电容器时，电容器两极间的电压与电源电压相反，阻碍了电流的流动，B 错．电流通过它们做功时，只有在电阻上产生热，在线圈上产生磁场能，在电容器上产生电场能，C 错，故D 正确．

2．一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，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.

3．如图所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流，L 是一个25mH的高频扼流圈，C是一个100pF的电容器，R是负载电阻，下列说法正确的是()

A．L的作用是“通低频，阻高频”

B．C的作用是“通交流，隔直流”

C．C的作用是“通高频，阻低频”

D．通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于

高频交流所占的百分比

答案：ACD

解析：L是一个自感系数很小的高频扼流圈，其作用是“通低频，阻高频”，A正确；C 是一个电容很小的电容器，在题图示电路中，对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗，其作用是“通高频，阻低频”，C正确；因电路中无直流电流，B错误；由于L对高频交流的阻碍作用和C对高频交流的旁路作用，使得通过R的电流中，低频交流所占的百分比远大于高频交流的百分比，D正确．

4.如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是() A．与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感

线圈

B．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电

容器

C．与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容

器

D．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管

答案：B

解析：由a、b接直流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确．

5．电阻R、电容C和电感器L是常用的电子元器件，在频率

f的交变电流电路中，如下图所示，当开关S依次分别接R、C、L

支路，这时通过各支路的电流有效值相等．若将交变电流的频率提

高到2f，维持其它条件不变，则下列几种情况正确的是()

A．通过R的电流有效值不变

B．通过C的电流有效值增大

C．通过L的电流有效值减小

D．通过R、C、L的电流有效值不变

答案：ABC

6．在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分，又有低频成分，经放大后送到下一组，需要把低频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，我们可以采用如下图所示电路，其中a、b应选择的元件是()

A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈

B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈

C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈

D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈