高中物理人教版 (新課標)選修3選修3-2第五章交變電流3 電感和電容對交變電流的影響導(dǎo)學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

學(xué)案導(dǎo)學(xué) 電感和電容對交變電流的影響【教材內(nèi)容透析】在直流電路中，影響電壓和電流關(guān)系的只有電阻，電路兩端電壓U＝IR；純電感線圈的直流電阻為零，兩端電壓也為零；電容器中直流電是不能通過的，直流電阻可認為是無窮大．在交流電路中，影響電壓和電流關(guān)系的不僅有電阻，而且有電感和電容產(chǎn)生的感抗和容抗． 1．電感對交變電流的阻礙作用實驗表明電感對交變電流有阻礙作用．交變電流通過電感線圈時，電流時刻改變，電感線圈中必然產(chǎn)生自感電動勢來阻礙電流的變化，形成對電流的阻礙作用，而電感對直流電沒有這樣的阻礙作用．感抗表示電感對交變電流阻礙作用的大小，不僅跟由自身性質(zhì)決定的自感系數(shù)L有關(guān)，還與外界所加的交變電流的頻率f有關(guān)，L和f越大，感抗（）越大；L和f越小，感抗（）越?。貏e的當(dāng)f等于零（即為直流電）時，感抗為零（進一步研究感抗XL=2fL）．電感線圈對交變電流有阻礙作用，要減小這種作用，可用自感系數(shù)較小的線圈．但在電工和電子技術(shù)中，電感線圈的應(yīng)用是非常廣泛的．電工和電子技術(shù)中使用的扼流圈是利用電感阻礙交變電流的作用制成的，有低頻扼流圈和高頻扼流圈兩種．低頻扼流圈（線圈自感系數(shù)很大，電阻很?。Φ皖l交變電流有很大的阻礙作用，對直流的阻礙作用較小，即“通直流，阻交流”．高頻扼流圈（線圈自感系數(shù)很?。Φ皖l交變電流阻礙較小，對高頻交變電流的阻礙作用很大，即“通低頻，阻高頻”． 2．電容對交變電流的阻礙作用交變電流能“通過” 電容器．電流實際上沒有通過電容器的電介質(zhì)，只不過在交變電壓的作用下，當(dāng)電源電壓升高時，電容器充電，形成充電電流；當(dāng)電源電壓降低時，電容器放電形成放電電流．電容器交替進行充電和放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交變電流“通過”了電容器．想一想，直流電為什么不能通過電容器？實驗表明電容器對交變電流有阻礙作用．含電容器的交流電路，導(dǎo)線中的自由電荷，當(dāng)電源的電壓使它們向一個方向做定向運動時，電容器兩極板上積累的電荷卻反抗它們向這個方向做定向運動，這就產(chǎn)生了電容器對交變電流的阻礙作用．容抗表示電容對交變電流的阻礙作用的大?。娙萜鞯碾娙菰酱蟆⒔蛔冸娏鞯念l率越高，容抗就越??；電容器的電容越小、交變電流的頻率越低，容抗就越大。特別的，當(dāng)交變電流的頻率等于零時（即為直流電），容抗無窮大，表現(xiàn)為直流電不能通過電容器（進一步研究有XC=1/2fC）．總之，電容對電流的作用是：“通交流，隔直流，通高頻，阻低頻”，電感對電流的作用是：“通直流，阻交流，通低頻，阻高頻”． 3．電阻、感抗和容抗的比較（1）在直流電路中電阻：歐姆定律R＝U/I，電阻的大小滿足電阻定律即只與導(dǎo)體的自身因素有關(guān)．電感：感抗，即純電感線圈對直流電無阻礙作用．電容：容抗，即直流電不能通過電容器．（2）在交流電路中電阻、歐姆定律仍成立（但U、I都用有效值），電阻定律也成立，即電阻大小只與導(dǎo)體的自身因素有關(guān)．電感：線圈對交變電流有阻礙作用（感抗），感抗的大小不僅與自身的自感系數(shù)L有關(guān)，還與交變電流的頻率f有關(guān)，L、f越大，感抗越大．電容：交變電流能通過電容器，電容器對交變電流有阻礙作用（容抗），容抗的大小不僅與自身的電容有關(guān)，還與交變電流的頻率f有關(guān)，C、f越大，容抗越小．【綜合思維點撥】例1 在交流電路中，下列說法正確的是（） A．影響電流與電壓的關(guān)系的，不僅有電阻，還有電感和電容 B．電感對交變電流的阻礙作用，是因為交變電流通過電感線圈時，線圈中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的變化 C．交變電流能通過電容器，是因為交變電壓的最大值大于擊穿電壓，電容器被擊穿了 D．電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗就越大解析交變電流能通過電容器是因為交流電路中的電容器兩極加上交變電壓，兩極板上不斷進行充放電，電路中產(chǎn)生電流，表現(xiàn)為交變電流通過了電容器，故C錯．電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗越小，D錯．答案 AB 點拔要正確理解電感和電容對交變電流的作用以及感抗和容抗的大小與哪些因素有關(guān)，正確理解交變電流是怎樣“通過”電容器的．【思維障礙點撥】例2 使用220V交流電源的電器設(shè)備和電子儀器的金屬外殼都應(yīng)該接地，為什么？解析與電源相連的機芯和金屬外殼構(gòu)成電容器的兩個極板，電源中的交變電流能夠“通過”這個“電容器”，人觸摸外殼時，就有電流流過人體，使人感到“麻手”，為確保安全，金屬外殼都應(yīng)該接地．點拔解決本題的關(guān)鍵是能把這個問題歸納為交變電流能夠通過電容器，電容器的兩個極板在哪里。【教材習(xí)題解惑】（1）電容器應(yīng)串接入電路，課本圖示電容器串聯(lián)接法正確．由于電容器串聯(lián)接入電路，直流成分不能通過電容器，而交流成分可以通過電容器被輸送到下一級裝置．（點撥：電容器有“隔直流通交流”的作用）（2）電容器對高頻成分的容抗小，對低頻成分的容抗大，課本圖示連接把電容器并聯(lián)接入電路，高頻成分就通過并聯(lián)著的“旁邊”的電容器，而使低頻成分輸送到下一級裝置．（點撥：電容器有“通高頻阻低頻”的作用）