人教版高中物理选修3-2课件第五章第三节

如例图25－3－6所示，白炽灯和电容器串联后接 在交变电源的两端，当交流电源的频率增加 时( ) A．电流表示数增大 B．电压表示数增大 C．灯泡变暗 D．灯泡变亮
图5－3－6
【思路点拨】 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． 【精讲精析】 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 率增大而变亮，故A、D项正确． 【答案】 AD 【规律总结】 电容器对交流电的阻碍作用大小( 容抗)与电容大小和交流电频率都有关．电容越大, 容抗越小，频率越高，容抗越小．
电感、电容在交变电流电路中的应用 1.电容器的应用 (1)隔直电容器，如图5－3－8所示．作用是 “通交流、隔直流”，因为直流电不能通过 电容器，交流电能“通过”电容器．起这样 作用的电容器电容要大些．
图5－3－8
图5－3－8
(2)高频旁路电容器，如图5－3－9所示，作用是 “通高频、阻低频”，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, 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 些． 2.电感器的应用 (1)低频扼流圈：可起到“通直流、阻交流”的作 用．
新知初探自主学习
一、电感器对交变电流的阻碍作用 [自主探究] 实验现象：(1)如图5－3－1所示，把线圈L与灯 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．取直流电源的电压与交流电 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．
图5－3－1 (2)在图乙中，保持交流电源不变，而改用自感系 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．
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成功发现
1．感抗：(1)物理意义：表示电感线圈对 ___交__变____电流____阻__碍____作用的大小． (2)影响感抗大小的因素：线圈的__自__感__系__数___ 越大，交流的___频__率___越高，感抗越大． 2．感抗的应用
类型区别 低频扼流圈
高频扼流圈
自感系数
较大
___较__小____
(2)高频扼流圈：可起到“通直流、通低频、阻高 频”的作用． 3.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， 可以将二者结合到一起来完成一定的任务． (1)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 高频成分的作用，如图5－3－10所示．
图5－3－10
感抗大小
较大
___较__小____
作用
通___直__流____、
通__直__流____、
阻__交__流____ 通__低__频____、阻__高__频___
二、交变电流能够通过电容器 [自主探究] 实验现象：如图5－3－2所示，把电容器C与 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 压与交流电压的有 效值相等．接通直流 电源时，灯泡不亮；接 通交流电源时，灯泡亮．图5－3－2
成功发现 __交__变___电流能够通过电容器，___恒__定__直__流___ 不能通过电容器． 三、电容器对交变电流的阻碍作用 [自主探究] 实验现象：(1)如图5－3－3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, 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．
变式训练 2.(2012·江门二中高二月考)如图5－3－7所示, 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 表示数都相同，则下列 说法正确的是( )
图5－3－7
A．灯L1比灯L2亮 B．灯L3也能发光，但亮度最暗 C．灯L2和L4亮度相同 D．灯L4比灯L1亮 解析：选CD.电压表示数相同，说明交流电的
图5－3－4
A．电流表示数增大 B．电压表示数增大 C．灯泡变暗 D．灯泡变亮 【思路点拨】 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 率的变化．
【精讲精析】 由 u＝220 2sin100π t V 可知电
源原来的频率：f＝2ωπ ＝1020 Hz＝50 Hz，当频
率增大时，线圈的感抗增大，电路中的干路电 流将减小，因此 A、D 错，C 正确．题图中电 灯与电感线圈串联，所以总电压(有效值)U＝UL ＋UL′，因 UL′减小，而总电压的有效值不变， 所以 UL 增大，因此选项 B 也正确．
要点2 电容对交变电流的阻碍作用
1.交变电流“通过”电容器 电容器两极板间是绝缘材料，当电容器接到 交流电源上时，自由电荷不会通过两极板间 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 流了，表现为交变电流“通过”了电容器．
2.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 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 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 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“通过”了电容器．
图5－3－3 (2)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,而改用频 率更高的交流电源，灯泡比原来更亮．
成功发现
1．容抗：(1)物理意义：表示电容器对 ___交__变____电流___阻__碍___作用的大小．
(2)影响容抗大小的因素：电容器的__电__容___ 越大，交流的___频__率____越高，容抗越小． 2．应用：电容器具有“___隔__直__流___， __通__交__流____”的作用．
要点探究讲练互动
要点1 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 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 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
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．
例1 (2012·信阳高级中学高二检测)在如图5 －3－4所示的电路中，L为电感线圈，L′为灯 泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大， 交流电源的电压u＝220sin100πt V．若保持电 压的有效值不变，只将 电源频率改为100 Hz， 下列说法正确的有( )
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 大小就称为感抗． 2.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 率，二是自感系数L.L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．
3.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 流(ΔI/Δt＝0)没有感抗作用，因此电感线圈可 以概括为“通直流，阻交流”，同时对频率越 高的交变电流感抗越大，即所谓“通低频，阻 高频”． 由上面第二个因素可知：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 多并有铁芯的扼流圈来担任；
【答案】 BC 【规律总结】 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 一样，而电感对恒定电流没有阻碍作用，对 交流的阻碍作用大小与频率有关．
变式训练
1.如图5－3－5所示，输入端AB的输入电压既
有直流成分，又有交流成分，以下说法中正
确的是(L的直流电阻不为0)( )
A．直流成分只能从L通过
【思路点拨】 解答本题时可按以下思路 分析
电容器C1 的作用
→
电感线圈 L的作用
→
电容器C2 的作用
【解题样板】 当含有多种成分的电流输入到C1两 端时，由于C1具有“通交流、隔直流”的功能，电 流中的交流成分被衰减；而线圈L有“通直流、阻 交流”的功能，直流成分电流顺利通过L，一小部 分交流通过L；到达C2两端时，由于C2具有“通交 流、隔直流”的功能，C2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．
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第三节 电感和电容对交变电流的 影响
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学习目标：1.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． 2．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． 3．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：1.交变电流“通过”电容器的原理． 2．影响容抗、感抗大小的因素．
图5－3－11
(2)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
分和低频成分的作用，如图5－3－11所示．
图5－3－12 [经典案例] 如图5－3－12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 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 电容和电感的作用．
3.决定容抗的两个因素 交流电的频率和电容器的电容． 4.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 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 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“通交流，隔 直流，通高频、阻低频”的作用．
B．交流成分只能从R通过
C．通过R的既有直流成分
又有交流成分 D．通过L的直流成分比通
图5－3－5
过R的直流成分必定要大
解析：选C.由于线圈的直流电阻不为零，所以 有直流成分通过R，而线圈对交流有阻碍作用， 因此也有交流成分通过R，A错，C正确．由于R 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R 的大小不知，所以通过线圈的直流比通过R的不 一定大，D错误．
【答案】 见解题样板
【名师点评】 本题联系电视机中的实际电路， 应分别考虑L、C的作用：L对直流起“短路”作用, 对交流起阻碍作用；C对直流“断路”，对交流有旁 路分流作用，本题C1、C2两次对交流分流，滤波 效果更好．
有效值相同．题甲图中电容器与灯L1串联， 电容器对电流有阻碍作用；乙图中电容器与
灯L2并联，交变电压全部加在灯L2上；
丙图中电容器与灯L3串联且是直流电源，电 容器隔直通交，所以没有电流流过灯L3，灯 L3不亮；丁图中电容器与灯L4并联，电流全 部流过灯L4.综合以上分析，C、D项正确．
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