人教版高中物理选修3-2课件：第五章-交变电流-第3节.ppt

1、物 理选修选修3-2 人教版人教版第五章交变电流交变电流第三节电感和电容对交变电流的影响第三节电感和电容对交变电流的影响返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版 了解电感和电容对交变电流的影响了解电感和电容对交变电流的影响 了解感抗与哪些因素有关了解感抗与哪些因素有关 知道交流电能知道交流电能“通过通过”电容器电容器 了解容抗与哪些因素有关了解容抗与哪些因素有关返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版在现代无线电仪器中，电容器、电在现代无线电仪器中，电容器、电感器都有广泛的应用，如下图是半导体感器都有广泛的应用，如下图是半导体收音机电路板上的

2、电子元件，其中电容收音机电路板上的电子元件，其中电容器、电感器十分醒目。器、电感器十分醒目。在交流电路中，它们对交变电流的在交流电路中，它们对交变电流的作用是怎样的呢？作用是怎样的呢？1 1知识自主梳理知识自主梳理2 2重点难点突破重点难点突破3 3考点题型设计考点题型设计4 4易错案例剖析易错案例剖析5 5课堂知识结构课堂知识结构6 6随堂巩固提升随堂巩固提升7 7课课 时时 作作 业业返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版知识自主梳理知识自主梳理返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版1感抗实验感抗实验(1)实验电路实验电路电感对交变电

3、流的阻碍作用电感对交变电流的阻碍作用知知 识识 点点 1返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版(2)实验现象：取直流电源的电压与交流电源电压的有效值相等，接通实验现象：取直流电源的电压与交流电源电压的有效值相等，接通_电源时，灯泡亮些；接通电源时，灯泡亮些；接通_电源时，灯泡暗些。电源时，灯泡暗些。(3)实验结论，电感线圈对实验结论，电感线圈对_电流有阻碍作用。电流有阻碍作用。2感抗感抗(1)物理意义：表示电感对物理意义：表示电感对_阻碍作用的大小。阻碍作用的大小。(2)影响感抗大小的因素：线圈的影响感抗大小的因素：线圈的_越大，交流的越大，交流的_越高，越高，感抗

4、越大。感抗越大。直流直流 交流交流 交变交变 交变电流交变电流 自感系数自感系数 频率频率 返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版3感抗的应用感抗的应用较小较小 较小较小 直流直流 交流交流 低频低频 高频高频 返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版1交变电流能够通过电容器交变电流能够通过电容器(1)实验电路实验电路(如图如图)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知知 识识 点点 2返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版(2)实验现象：电路中串有电容器时，接通实验现象：电路中串有电容器时，接通_

5、电源，灯泡不亮；接通电源，灯泡不亮；接通_电源，灯泡亮。电源，灯泡亮。(3)实验结论实验结论_电流能够通过电容器，电流能够通过电容器，_不能通过电容器。不能通过电容器。2电容器对交变电流的作用电容器对交变电流的作用(1)容抗：表示电容对容抗：表示电容对_阻碍作用的大小。阻碍作用的大小。(2)影响容抗大小的因素：电容器的电容影响容抗大小的因素：电容器的电容_，交变电流的频率，交变电流的频率_，容抗越小。，容抗越小。(3)应用：电容器具有应用：电容器具有“隔隔_，通，通_”的作用。的作用。直流直流 交流交流 交变交变 直流直流 交变电流交变电流 越大越大 越高越高 直流直流 交流交流 返回导航第五

6、章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版重点难点突破重点难点突破返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版1.电感对交变电流的阻碍作用的成因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，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，

7、所以自感电动势对线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电动势对线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。用，电感对交变电流阻碍作用的大小就称为感抗。一、电感对交变电流的阻碍作用的成因分析一、电感对交变电流的阻碍作用的成因分析返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版2感抗的两个决定因素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。定于线圈

8、本身的性质，即线圈匝数、横截面积、有无铁芯等因素。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版3电感线圈在电路中的作用电感线圈在电路中的作用(1)通直流、阻交流。这是对两种不同类型的电流而言的，因为恒定电流不通直流、阻交流。这是对两种不同类型的电流而言的，因为恒定电流不变化，不能引起自感现象，所以对恒定电流没有阻碍作用。交变电流时刻改变化，不能引起自感现象，所以对恒定电流没有阻碍作用。交变电流时刻改变，必有自感电动势产生以阻碍电流的变化，所以对交流有阻碍作用。变，必有自感电动势产生以阻碍电流的变化，所以对交流有阻碍作用。(2)通低频、阻高频。这是对不同频率的交变电流而言的

9、因为交变电流的频通低频、阻高频。这是对不同频率的交变电流而言的因为交变电流的频率越高，电流变化越快，感抗也就越大，对电流的阻碍作用越大。率越高，电流变化越快，感抗也就越大，对电流的阻碍作用越大。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版(3)扼流圈：利用电感阻碍交变电流的作用制成的电感线圈。扼流圈：利用电感阻碍交变电流的作用制成的电感线圈。低频扼流圈：线圈绕在铁芯上，匝数多，自感系数大，铜线绕制电阻较低频扼流圈：线圈绕在铁芯上，匝数多，自感系数大，铜线绕制电阻较小，具有小，具有“通直流、阻交流通直流、阻交流”的作用。的作用。高频扼流圈：线圈有的绕在铁氧体芯上，有的是空心

10、的，匝数少，自感系高频扼流圈：线圈有的绕在铁氧体芯上，有的是空心的，匝数少，自感系数小具有数小具有“通直流、通低频、阻高频通直流、通低频、阻高频”的作用。的作用。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版答案：答案：变暗，不变变暗，不变解析：解析：(1)线圈和灯泡是串联的，当铁芯插入线圈后，电感线圈的自感系数线圈和灯泡是串联的，当铁芯插入线圈后，电感线圈的自感系数增大，所以电感器对交变电流阻碍作用增大，电路中的电流变小，灯泡的实际增大，所以电感器对交变电流阻碍作用增大，电路中的电流变小，灯泡的实际功率减小

11、，则灯泡变暗。功率减小，则灯泡变暗。(2)如果在该题中把交变电流换成直流电，由于直流电的电流大小和方向都如果在该题中把交变电流换成直流电，由于直流电的电流大小和方向都不发生变化，所以线圈不会由于自感现象而对电流形成阻碍，铁芯插入不会影不发生变化，所以线圈不会由于自感现象而对电流形成阻碍，铁芯插入不会影响到灯泡的亮度。响到灯泡的亮度。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版1交变电流交变电流“通过通过”电容器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板间的绝缘电介质，只不过

12、在交变电压的作用下，电容器交替进行充电通过两板间的绝缘电介质，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，表现为交变电流和放电，电路中就有电流了，表现为交变电流“通过通过”了电容器。了电容器。2电容器对交变电流有阻碍作用的原因电容器对交变电流有阻碍作用的原因我们知道，恒定电流不能通过电容器，原因是电容器的两个极板被绝缘介我们知道，恒定电流不能通过电容器，原因是电容器的两个极板被绝缘介质隔开了。当接到交流电源上时，电源使导线中的自由电荷向某一方向定向移质隔开了。当接到交流电源上时，电源使导线中的自由电荷向某一方向定向移动，对电容器进行动，对电容器进行“充、放电充、放电”

13、，电容器两极板在此过程中由于电荷积累，电容器两极板在此过程中由于电荷积累(或减或减少少)而产生电动势，因而反抗电荷继续运动，就形成了电容器对交变电流的阻碍而产生电动势，因而反抗电荷继续运动，就形成了电容器对交变电流的阻碍作用。作用。二、电容对交变电流的阻碍作用的成因分析二、电容对交变电流的阻碍作用的成因分析返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版3决定容抗的两个因素决定容抗的两个因素交流电的频率和电容器的电容交流电的频率和电容器的电容4电容器在电路中的作用电容器在电路中的作用(1)通交流、隔直流。用来通交流、隔直流。用来“通交流、隔直流通交流、隔直流”的电容器叫耦合电

14、容器。其的电容器叫耦合电容器。其电容一般较大，常串接在两级电路之间，以使电流中的交流成分通过，如图所电容一般较大，常串接在两级电路之间，以使电流中的交流成分通过，如图所示。示。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版(2)通高频，阻低频。在电子技术中，从某一装置输出的交流常常既有高频通高频，阻低频。在电子技术中，从某一装置输出的交流常常既有高频成分，又有低频成分。若在下一级电路的输入端并联一个电容器，就可只把低成分，又有低频成分。若在下一级电路的输入端并联一个电容器，就可只把低频成分的交流信号输送到下一级装置。具有这种频成分的交流信号输送到下一级装置。具有这种“通高频

15、、阻低频通高频、阻低频”用途的电用途的电容器叫高频旁路电容器，如图所示。容器叫高频旁路电容器，如图所示。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版解析：解析：因为与电源连接的机芯和金属外壳可以看成电容器的两个极板，电因为与电源连接的机芯和金属外壳可以看成电容器的两个极板，电源中的交变电流能源中的交变电流能“通过通过”这个这个“电容器电容器”产生产生“漏电漏电”，故用手触摸设备外，故用手触摸设备外壳时有触电的感觉。为确保安全，电气设备外壳应接地。壳时有触电的感觉。为确保安全，电气设备外壳应接地。返回导航第五

16、章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版三、电阻、感抗、容抗的比较三、电阻、感抗、容抗的比较电阻电阻感抗感抗容抗容抗产生的原产生的原因因定向移动的自由电荷定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰与不动的离子间的碰撞撞由于电感线圈的自由于电感线圈的自感现象阻碍电流的感现象阻碍电流的变化变化电容器两极板上积累的电容器两极板上积累的电荷对这个方向定向移电荷对这个方向定向移动的电荷的反抗作用动的电荷的反抗作用在电路中在电路中的特点的特点对直流、交流均有阻对直流、交流均有阻碍作用碍作用只对变化的电流只对变化的电流(如如交流交流)有阻碍作用有阻碍作用不能通直流，只能通变不能通直流，只能通变化的电

17、流化的电流决定因素决定因素由导体本身由导体本身(长短、长短、粗细、材料粗细、材料)决定，决定，与温度有关与温度有关由线圈的自感系数由线圈的自感系数和交流的频率决定和交流的频率决定(成正比成正比)由电容的大小和交流的由电容的大小和交流的频率决定频率决定(成反比成反比)化与做功化与做功电能的转电能的转电流通过电阻做功，电流通过电阻做功，电能转化为内能电能转化为内能电能和磁场能往复电能和磁场能往复转化转化电能与电场能往复转化电能与电场能往复转化返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版特别提醒特别提醒电感、电容接到交流电源上时，电能与磁场能或电能与电场能电感、电容接到交流电源

18、上时，电能与磁场能或电能与电场能往复转化，所以电感、电容上不会消耗电能，而电流通过电阻时，必然会产生往复转化，所以电感、电容上不会消耗电能，而电流通过电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能的损耗。焦耳热，从而造成电能的损耗。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版答案：答案：a亮度不变，亮度不变，b变亮，变亮，c变暗变暗解析：解析：当交变电流的频率变小时，线圈的感抗变小，电容器的容抗变大，当交变电流的频率变小时，线圈的感抗变小，电容器的容抗变大，因此因此b变亮，变亮，c变暗，又因为电阻在直流和交流电路中

19、起相同的作用，故变暗，又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故a灯亮度灯亮度不变。不变。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版考点题型设计考点题型设计返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版题型题型1电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流的阻碍作用BC 返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL；设灯泡两端电压为；设灯泡两端电压为UR，则电源电压的有效值为，

20、则电源电压的有效值为UULUR因因URIR，故电流，故电流I减小时，减小时，UR减小。因电源电压有效值保持不变。故减小。因电源电压有效值保持不变。故ULUUR，UL增大，选项增大，选项B正确。正确。点评：点评：电感在交流电路中有类似于直流电路中的电感在交流电路中有类似于直流电路中的“电阻电阻”的作用，这种的作用，这种阻碍作用不是保持不变的，它的大小与交流电的频率有关，频率变化，阻碍作阻碍作用不是保持不变的，它的大小与交流电的频率有关，频率变化，阻碍作用相应变化，做题时应注意。用相应变化，做题时应注意。直流电路中的有关公式、规律在交流电路中同样适用。直流电路中的有关公式、规律在交流电路中同样适用

21、。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版CD 返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版解析：解析：由于线圈直流电阻不为零，所以有直流通过由于线圈直流电阻不为零，所以有直流通过R，而线圈对交流有阻，而线圈对交流有阻碍作用，因此也有交流成分通过碍作用，因此也有交流成分通过R，B错，错，C正确。由于正确。由于R对交流也有阻碍作对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过用，所以也有交流成分通过L，A错，因为导线的直流电阻很小，所以通过线圈错，因为导线的直流电阻很小，所以通过线圈的直流要比通过的直流要比通过R的大，的大，D正确。正确。返回导航第五章交变

22、电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版题型题型2电容对交变电流的阻碍作用电容对交变电流的阻碍作用B 返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版图甲中图甲中R得到的是交流成分得到的是交流成分图甲中图甲中R得到的是直流成分得到的是直流成分图乙中图乙中R得到的是低频成分得到的是低频成分图乙中图乙中R得到的是高频成分得到的是高频成分ABCD解析：解析：甲图中输入的是直流和低频交流电。直流电不能通过电容器，甲图中输入的是直流和低频交流电。直流电不能通过电容器，R上上得到的是交流成分；乙图中输入的是低、高频交流电，电容器一定时，对高频得到的是交流成分；乙图中输入的是低、高

23、频交流电，电容器一定时，对高频交流电阻碍作用小，因此高频交流电更容易通过电容器，交流电阻碍作用小，因此高频交流电更容易通过电容器，R上得到的是低频成上得到的是低频成分，所以选项分，所以选项B正确。正确。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版A 返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版解析：解析：当发电机转速增加时，交变电流的频率增大，容抗减小，电流表当发电机转速增加时，交变电流的频率增大，容抗减小，电流表A的示数增大，的示数增大，A项正确，项正确，B项错误。在平行板电容器间换用介电常数较小的电介项错误。在平行板电容器间换用介电常数较小的电介

24、质时，电容器的电容减小，使电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容质时，电容器的电容减小，使电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A示数减小，示数减小，C、D项项错误。错误。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版题型题型3开放开放探究探究返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版解析：解析：由图可知，在由图可知，在“日日”字形的软铁芯上，绕了数百匝线圈，每隔数十字形的软铁芯上，绕了数百匝线圈，每隔数十匝就将抽头接到匝就将抽头接到2至至5各

25、端钮上。线圈与电风扇电动机串联，由于感抗它将分掉各端钮上。线圈与电风扇电动机串联，由于感抗它将分掉电源加在电风扇上的部分电压，使电风扇转速降低。图中端钮电源加在电风扇上的部分电压，使电风扇转速降低。图中端钮0是断路；端钮是断路；端钮1不经线圈直接通电，风扇的转速最高；端钮不经线圈直接通电，风扇的转速最高；端钮5经过的线圈匝数最多，故转速最经过的线圈匝数最多，故转速最低。低。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版解析：解析：使用交变电流的电器设备和电子仪器，与电源相连使用交变电流的电器设备和电子仪器，与电源相连的机芯和金属外壳可以看做电容器的两个极板，电源中的交变的机

26、芯和金属外壳可以看做电容器的两个极板，电源中的交变电流能够电流能够“通过通过”这个这个“电容器电容器”，将，将“漏电漏电”导入大地，为导入大地，为了确保安全，电器设备和电子仪器的金属外壳都应该接地。了确保安全，电器设备和电子仪器的金属外壳都应该接地。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版易错案例剖析易错案例剖析返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版A 返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版易错分析：易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下：本题易错选项及错误原因分析如下：易错选项易错选项错误原因错误原因B不理解

27、电感对交变电流的阻碍作用是由于变化的电流在线圈中产生不理解电感对交变电流的阻碍作用是由于变化的电流在线圈中产生感应电动势引起的，而恒定电流在线圈中的磁场不变，故不能产生感应电动势引起的，而恒定电流在线圈中的磁场不变，故不能产生感应电动势，因而没有阻碍作用感应电动势，因而没有阻碍作用C不理解电容器通过充放电可以使得有电容器的支路上有交变电流通不理解电容器通过充放电可以使得有电容器的支路上有交变电流通过过D不清楚感抗随交变电流频率的增大而增大，容抗随交变电流频率的不清楚感抗随交变电流频率的增大而增大，容抗随交变电流频率的增大而减小，电阻的阻值与交变电流的频率无关增大而减小，电阻的阻值与交变电流的频

28、率无关返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版正确解答正确解答：电阻的阻值对直流电和交流电的阻碍作用相同，电阻的阻值对直流电和交流电的阻碍作用相同，A正确；电感正确；电感对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻碍作用，对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻碍作用，B错误；由于电容器不断地充放错误；由于电容器不断地充放电，电路中存在充电电流和放电电流，电，电路中存在充电电流和放电电流，C错误；电阻的阻值与交流电的频率无错误；电阻的阻值与交流电的频率无关，感抗随交流电频率的增大而增大，容抗随交流电频率的增大而减小，关，感抗随交流电频率的增大而增大，容抗随交流电频率的增大而减小，D错错误。误。返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版课堂知识结构课堂知识结构返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版随堂巩固提升随堂巩固提升返回导航第五章交变电流物理选修物理选修3-2 3-2 人教版人教版课课 时时 作作 业业