高中物理人教版电感和电容对交变电流的影响公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

第3节第五章理解教材新知把握热点考向应用创新演练知识点一知识点三考向一考向二随堂基础巩固学时跟踪训练知识点二考向三第1页第1页返回返回第2页第2页返回返回第3页第3页返回返回 1.1.电感器对交变电流电感器对交变电流阻碍作用大小用阻碍作用大小用 感抗表示，感抗大感抗表示，感抗大小与线圈自感系小与线圈自感系 数和交流频率相关。数和交流频率相关。2.2.低频扼流圈能够低频扼流圈能够“通直流，阻交流通直流，阻交流”，而高频扼流圈能够而高频扼流圈能够“通低频、通直流，通低频、通直流，阻高频阻高频”。3 3交变电流能够通过电容器，电容器对交变电流能够通过电容器，电容器对交流阻碍作用能够交流阻碍作用能够 用容抗表示，容抗大小与电容和交流用容抗表示，容抗大小与电容和交流频率相关。频率相关。4 4电容含有电容含有“隔直流、通交流隔直流、通交流”、“阻阻低频、通高频低频、通高频”作作 用。用。第4页第4页返回返回第5页第5页返回返回 自学教材自学教材 1试验试验探究探究 如如图图531所表示，取直流所表示，取直流电电源源电压电压与交流与交流电电源源电电压压有效有效值值相等。相等。图图531第6页第6页返回返回 (1)试验试验目的：理解并目的：理解并验证电验证电感感线线圈圈对对交交变电变电流阻碍作流阻碍作用。用。(2)试验现试验现象：接通直流象：接通直流电电源源时时，灯泡亮些；接通交流，灯泡亮些；接通交流电电源源时时，灯泡暗些。，灯泡暗些。(3)试验结论试验结论：电电感感线线圈圈对对交交变电变电流有阻碍作用。流有阻碍作用。2感抗感抗 (1)物理意物理意义义：表示：表示电电感感 大小。大小。(2)影响感抗大小原因：影响感抗大小原因：线线圈自感系数圈自感系数 ，交流，交流频频率率 ，感抗越大。，感抗越大。对电对电流阻碍作用流阻碍作用越大越大越高越高第7页第7页返回返回3感抗感抗应应用用类型区别低低频频扼流圈扼流圈高高频频扼流圈扼流圈自感系数自感系数较较大大较较小小感抗大小感抗大小较较大大较较小小作用作用通通 、阻、阻 通通 、通、通 ，阻，阻 直流直流交流交流低低频频直流直流高高频频第8页第8页返回返回 重点诠释重点诠释 1电电感器感器对对交交变电变电流阻碍作用成因流阻碍作用成因 通通过线过线圈圈电电流大小和方向改流大小和方向改变变，都会引起通，都会引起通过线过线圈磁圈磁通量通量发发生改生改变变，从而，从而产产生感生感应电动势应电动势，这这种种现现象就是自感象就是自感现现象。依据楞次定律，自感象。依据楞次定律，自感电动势电动势所引起感所引起感应电应电流流总总是要是要使它使它产产生磁生磁场场阻碍阻碍线线圈内原有磁圈内原有磁场场改改变变，因此自感，因此自感电动势电动势对线对线圈中圈中电电流改流改变变有阻碍作用，有阻碍作用，这样这样就形成了就形成了对对交交变电变电流流阻碍作用，阻碍作用，电电感感对对交交变电变电流阻碍作用大小就称流阻碍作用大小就称为为感抗。感抗。第9页第9页返回返回第10页第10页返回返回1关于关于电电感器感器对对交交变电变电流影响流影响说说法，正确是法，正确是 ()A电电感器感器对对交交变电变电流无阻碍作用流无阻碍作用 B电电感器感器对对交交变电变电流阻碍作用大小叫感抗流阻碍作用大小叫感抗 C电电感器感器对对某一某一频频率交率交变电变电流阻碍作用跟流阻碍作用跟线线圈圈 自感系数无关自感系数无关 D线线圈自感系数越大，交圈自感系数越大，交变电变电流流频频率越高，率越高，电电感感 对对交交变电变电流阻碍作用就越大流阻碍作用就越大第11页第11页返回返回解析：解析：电电感感对对交流交流电电有影响，其阻碍作用大小和有影响，其阻碍作用大小和线线圈自感系圈自感系数数L、交流、交流电频电频率率f相关，相关，L越大，越大，f越高，阻碍作用越大，故越高，阻碍作用越大，故选项选项A、C错错，B、D正确。正确。答案：答案：BD第12页第12页返回返回 自学教材自学教材 1交交变电变电流能流能够够通通过电过电容器容器(1)试验电试验电路路(如如图图532所表示所表示)图图532第13页第13页返回返回 (2)试验现试验现象：象：电电路中串有路中串有电电容器容器时时，接通，接通 电电源，灯泡不亮，接源，灯泡不亮，接通通 电电源，灯泡亮。源，灯泡亮。(3)试验结论试验结论：能能够够通通过电过电容器，容器，不能通不能通过电过电容器。容器。2电电容器容器对对交交变电变电流阻碍作用流阻碍作用 (1)容抗：表示容抗：表示电电容容对对 阻碍作用大小。阻碍作用大小。(2)影响容抗大小原因：影响容抗大小原因：电电容器容器电电容容 ，交，交变电变电流流频频率率 ，容抗越小。，容抗越小。(3)应应用：用：电电容器含有容器含有“隔直流，通交流隔直流，通交流”作用。作用。直流直流交交变电变电流流直流直流交交变电变电流流越大越大越高越高交流交流第14页第14页返回返回 重点诠释重点诠释 1电电容器容器对对交交变电变电流阻碍作用成因分析流阻碍作用成因分析 (1)交交变电变电流流“通通过过”电电容器：容器：电电容器是由两容器是由两块块彼此彼此绝缘导绝缘导体构成，因此直流体构成，因此直流电电不能不能通通过电过电容器，而交容器，而交变电变电流却能流却能“通通过过”电电容器，原因是什么容器，原因是什么呢？本来自由呢？本来自由电电荷事荷事实实上并没有通上并没有通过电过电容器容器电电介介质质，只但，只但是在交是在交变电压变电压作用下，当作用下，当电电源源电压电压升高升高时时，电电容器充容器充电电，电电荷在荷在电电容器极板上集聚，形成充容器极板上集聚，形成充电电电电流；当流；当电电源源电压电压减减少少时时，电电容器放容器放电电，电电荷从荷从电电容器极板上放出，形成放容器极板上放出，形成放电电电电流。流。电电容器交替容器交替进进行充行充电电和放和放电电，电电路中就有了路中就有了电电流，流，表表现为现为交交变电变电流流“通通过过”了了电电容器。容器。第15页第15页返回返回 (2)电电容器容器对对交交变电变电流阻碍作用：流阻碍作用：电电源源电压电压推推动动自由自由电电荷定向移荷定向移动时动时，电电容器极板上容器极板上积积累累电电荷会阻碍自由荷会阻碍自由电电荷向此方向做定向运荷向此方向做定向运动动，这这就就产产生了生了电电容器容器对对交交变电变电流阻碍作用。流阻碍作用。(3)决定容抗两个原因：决定容抗两个原因：交流交流电频电频率和率和电电容器容器电电容。容。第16页第16页返回返回 (4)电电容器在容器在电电路中作用：路中作用：交交变电变电流流频频率越高，率越高，电电容器充容器充电时电时集聚集聚电电荷相荷相对较对较少，少，对电对电荷运荷运动动阻碍作用越小，容抗也越小。同理，阻碍作用越小，容抗也越小。同理，电电容器容器电电容越大，容容越大，容纳电纳电荷本事越大，充放荷本事越大，充放电时电时所受阻碍越小，容所受阻碍越小，容抗也就越小，因此抗也就越小，因此电电容有容有“通交流，隔直流，通高通交流，隔直流，通高频频，阻，阻低低频频”作用。作用。第17页第17页返回返回2电电阻、感抗、容抗比阻、感抗、容抗比较较电电阻阻感抗感抗容抗容抗产生原因定向移动自由电荷与不动离子间碰撞由于电感线圈自感现象阻碍电流改变电容器两极板上积累电荷对向这个方向定向移动电荷对抗作用第18页第18页返回返回电电阻阻感抗感抗容抗容抗在电路中特点对直流、交流都有阻碍作用只对改变电流，如交变电流有阻碍作用不能通直流，只能通改变电流。对直流阻碍作用无限大，对交流阻碍作用随频率减少而增大第19页第19页返回返回电电阻阻感抗感抗容抗容抗决定原因由导体本身(长短、粗细、材料)决定，与温度相关由线圈本身自感系数和交流频率决定由电容大小和交流频率决定电能转化与做功电流通过电阻做功，电能转化为内能电电能和磁能和磁场场能往能往复复转转化化电电能与能与电场电场能往复能往复转转化化第20页第20页返回返回2对对交交变电变电流能流能够够通通过电过电容器正确理解是容器正确理解是 ()A在有在有电电容器交流容器交流电电路中，没有路中，没有电电荷定向移荷定向移动动 B在有在有电电容器交流容器交流电电路中，有路中，有电电荷定向移荷定向移动动 C当当电电容器接到交容器接到交变电变电源上源上时时，电电容器交替容器交替进进行充、放行充、放 电电，电电路中才有交路中才有交变电变电流流 D当当电电容器接到交容器接到交变电变电源上源上时时，由于有自由，由于有自由电电荷通荷通过过 电电容器，容器，电电路中才有交路中才有交变电变电流流第21页第21页返回返回解析：解析：交交变电变电流能流能够够通通过电过电容器，是通容器，是通过电过电容器交替充、容器交替充、放放电电而而进进行，事行，事实实上自由上自由电电荷并没有通荷并没有通过电过电容器两极板容器两极板间间绝缘绝缘介介质质，故，故C对对，D错错；既然；既然电电容器交替充、放容器交替充、放电电，电电路路中就有了中就有了电电荷定向移荷定向移动动，故，故B对对，A错错。答案：答案：BC第22页第22页返回返回 1.电电容器容器应应用用 (1)隔直隔直电电容器，如容器，如图图533所表示。作用是所表示。作用是“通交流、通交流、隔直流隔直流”，由于直流，由于直流电电不能通不能通过电过电容器，交流容器，交流电电能能“通通过过”电电容器。起容器。起这样这样作用作用电电容器容器电电容要大些。容要大些。图图533第23页第23页返回返回 (2)高频旁路电容器，如图534所表示，作用是“通高频、阻低频”，因为对不同频率交流电，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妨碍作用大。对高频交变电流妨碍作用小，起这么作用电容器电容要小些。图图534第24页第24页返回返回 2电电感器感器应应用用 (1)低低频频扼流圈：可起到扼流圈：可起到“通直流、阻交流通直流、阻交流”作用。作用。(2)高高频频扼流圈：可起到扼流圈：可起到“通直流、通低通直流、通低频频、阻高、阻高频频”作作用。用。3电电感和感和电电容容组组合合应应用用 依据依据电电感、感、电电容容对对交交变电变电流阻碍作用特点，能流阻碍作用特点，能够够将两将两者者结结合到一起来完合到一起来完毕毕一定任一定任务务。第25页第25页返回返回 (1)假如将假如将电电容器与容器与负载负载并并联联，然，然后与后与电电感感线线圈串圈串联联，就能更加好起到，就能更加好起到滤滤掉掉电电流中交流成份或高流中交流成份或高频频成份作成份作用，如用，如图图535所表示。所表示。图图535 (2)假如将假如将电电感感线线圈与圈与负载负载并并联联，然后与然后与电电容器串容器串联联，就能更加好起到，就能更加好起到滤滤掉掉电电流中直流成份和低流中直流成份和低频频成份作成份作用，如用，如图图536所表示。所表示。图图536第26页第26页返回返回3用用电压电压表表检查检查如如图图537所表示所表示 电电路中故障，路中故障，测测量量Uad5.0 V，Uab0，Ubc5.0 V，Ucd0。则则 电电路故障也路故障也许许是是 ()A滑滑动变动变阻器阻器R1断路断路 B电电容器容器C被被击击穿穿 C电电阻阻R2断路断路 D电电感感线线圈圈L断路断路图图537第27页第27页返回返回解析：解析：当用当用电压电压表去判断表去判断电电路故障路故障时时，假如，假如电压电压表两接表两接线线柱能与柱能与电电源两极接通，而与源两极接通，而与电压电压表两接表两接线线柱相并柱相并联联那部分那部分电电路没有完全短路，路没有完全短路，电压电压表就会有示数。即当表就会有示数。即当电压电压表有示表有示数数时时，电电源两极与源两极与电压电压表两接表两接线线柱柱间电间电路无断点。由路无断点。由题题意意UadUbc5.0 V可知可知ab、cd间为间为通路，通路，A、C错误错误；若；若电电容容器被器被击击穿，穿，则则Ubc将将为为零，零，B错误错误。故正确答案。故正确答案为为D。答案：答案：D第28页第28页返回返回第29页第29页返回返回第30页第30页返回返回A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思绪绪点点拨拨解答本解答本题时应题时应把握下列两点：把握下列两点：(1)感抗与交感抗与交变电变电流流频频率关系。率关系。(2)闭闭合合电电路路电压电压关系。关系。第31页第31页返回返回答案答案BC第32页第32页返回返回 借借题发挥题发挥 直流直流电电阻不阻不计线计线圈圈对对直流直流电电无阻碍作用相称于无阻碍作用相称于短路，短路，对对交流交流电电有阻碍作用，因而使有阻碍作用，因而使电电流减小，加流减小，加在在电电路其它部分路其它部分电压电压也减小，且减小量与也减小，且减小量与线线圈两端圈两端电压电压相等。相等。第33页第33页返回返回1交交变电变电流通流通过过一段一段长长直直导线时导线时，电电流流为为I，假如把，假如把这这根根 长长直直导线绕导线绕成成线线圈，再接入原圈，再接入原电电路，通路，通过线过线圈圈电电流流为为 I，则则 ()AIIBII CII D无法比无法比较较第34页第34页返回返回解析：解析：长长直直导线导线自感系数很小，其自感系数很小，其对对交交变电变电流阻碍作用能流阻碍作用能够够看做是看做是纯电纯电阻，流阻，流经经它交它交变电变电流只受到流只受到导线电导线电阻阻碍作阻阻碍作用。当用。当导线绕导线绕成成线线圈后，圈后，电电阻阻值值未未变变，但自感系数增大，但自感系数增大，对对交交变电变电流阻碍作用不但有流阻碍作用不但有电电阻，并且有阻，并且有线线圈阻碍作用圈阻碍作用(感感抗抗)，阻碍作用增大，阻碍作用增大，电电流减小。流减小。答案：答案：B第35页第35页返回返回 例例2 如如图图539所表示，交流所表示，交流电电源源电压电压(有效有效值值)U220 V，频频率率f50 Hz,3只灯泡只灯泡L1、L2、L3亮度相同亮度相同(L无直流无直流电电阻阻)，若将交流，若将交流电电源源频频率率变为变为f100 Hz，电压电压不不变变，则则 ()AL1灯比本来亮灯比本来亮 BL2灯比本来亮灯比本来亮 CL3灯和本来同灯和本来同样样亮亮 DL3灯比本来亮灯比本来亮图图539第36页第36页返回返回 思思绪绪点点拨拨依据依据电电容器、容器、电电感和感和电电阻阻对电对电流作用特点流作用特点判断灯泡亮、暗改判断灯泡亮、暗改变变。解析解析当将交流当将交流电电源源频频率率换为换为f100 Hz时时，交流，交流电电源源频频率率变变大，依据大，依据电电容器、容器、电电感和感和电电阻阻对电对电流作用特点可流作用特点可知知电电容器容抗减小，容器容抗减小，对电对电流阻碍作用削弱，流阻碍作用削弱，L1中中电电流增大，流增大，L1变变亮，亮，A项项正确；正确；电电感感抗增大，感感抗增大，对电对电流阻碍作用增流阻碍作用增强强，L2中中电电流减小，流减小，L2变变暗，暗，B项错误项错误；电电阻阻阻阻值值不不变变，通，通过过L3电电流也不流也不变变，亮度和本来同，亮度和本来同样样，C项对项对D项错项错。答案答案AC第37页第37页返回返回借借题发挥题发挥(1)电电阻大小与交阻大小与交变电变电流流频频率无关。率无关。(2)感抗大小随交感抗大小随交变电变电流流频频率增大而增大。率增大而增大。(3)容抗大小随交容抗大小随交变电变电流流频频率增大而减小。率增大而减小。第38页第38页返回返回2如如图图5310所表示，三个灯泡相同，所表示，三个灯泡相同，并且足并且足够够耐耐压压，电电源内阻忽略。源内阻忽略。单单 刀双刀双掷掷开关开关S接接A时时，三个灯亮度相，三个灯亮度相 同，那么同，那么S接接B时时 ()A三个灯亮度相同三个灯亮度相同 B甲灯最亮，丙灯不亮甲灯最亮，丙灯不亮 C甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮 D只有丙灯不亮，乙灯最亮只有丙灯不亮，乙灯最亮 图图5310第39页第39页返回返回解析：解析：开关开关S接接A时时，甲、乙、丙三个支路都有交流，甲、乙、丙三个支路都有交流电电通通过过。开关开关S接接B时时，电电路路处处于直流工作状于直流工作状态态，电电容器容器C“隔直流、隔直流、通交流通交流”；电电感感线线圈圈L“阻交流、通直流阻交流、通直流”；R对对交流和直流有交流和直流有相同阻抗。可判断此相同阻抗。可判断此时电时电路中路中I丙丙0，I甲甲不不变变，I乙乙增大；又增大；又由于灯泡亮度与由于灯泡亮度与电电功率功率(PI2R)成正比，因此只有丙灯不亮，成正比，因此只有丙灯不亮，乙灯最亮。乙灯最亮。答案：答案：D第40页第40页返回返回 例例3如如图图5311所表示，所表示，线线圈圈自感系数自感系数L和和电电容器容器电电容容C都很小都很小(如如L1 mH，C200 pF)，此，此电电路主要作路主要作用是用是 ()A阻直流通交流，阻直流通交流，输输出交流出交流 B阻交流通直流，阻交流通直流，输输出直流出直流 C阻低阻低频频通高通高频频，输输出高出高频频交流交流 D阻高阻高频频通低通低频频，输输出低出低频频交流和直流交流和直流图图5311第41页第41页返回返回 思绪点拨依据电感和电容对交流中高频成份和低频成份妨碍作用不同来分析。解析因线圈自感系数L很小，因此对低频成份妨碍作用很小，这么直流和低频成份能顺利经过线圈，电容器并联在电路中，起旁路作用，因电容C很小，对低频成份妨碍作用很大，而对部分经过线圈高频成份妨碍作用很小，被它旁路，最终输出是低频交流和直流。答案D第42页第42页返回返回 借题发挥 把电感器和电容器连接在同一个电路中，能够得到电流中不同成份(如直流成份、高频成份、低频成份)，此时，电感器和电容器就相称于不同电流成份筛选器。第43页第43页返回返回3某信号源中有直流成份、交流高某信号源中有直流成份、交流高频频成份和交流低成份和交流低频频成份，成份，为为使放大器使放大器仅仅得到交流低得到交流低频频成份，如成份，如图图5312所表示所表示电电 路中可行是路中可行是 ()图图5312第44页第44页返回返回解析：解析：信号中含有三种成份，去掉直流成份用隔直信号中含有三种成份，去掉直流成份用隔直电电容即可，容即可，因此排除因此排除A、B。而。而C中交流高、低中交流高、低频频成份均成份均进进入放大器，需入放大器，需加入另一旁路加入另一旁路电电容容C2，因此，因此D项项正确。正确。答案：答案：D第45页第45页返回返回第46页第46页返回返回 随堂基础巩固随堂基础巩固 点此进入第47页第47页返回返回 学时跟踪训练学时跟踪训练 点此进入第48页第48页