(选修3-2)5.3_电感和电容对交变电流的影响1

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普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－2[人教版]

第五章 交变电流

5．3 电感和电容对交变电流的影响

★新课标要求

（一）知识与技能

1．理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。

2．知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关。 3．知道交变电流能通过电容器.知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用。 4．知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的大小.知道容抗与哪些因素有关。 （二）过程与方法

1．培养学生独立思考的思维习惯。

2．培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯。 （三）情感、态度与价值观

培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯。 ★教学重点

1．电感、电容对交变电流的阻碍作用。 2．感抗、容抗的物理意义。 ★教学难点

1．感抗的概念及影响感抗大小的因素。 2．容抗概念及影响容抗大小的因素。 ★教学方法

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实验法、阅读法、讲解法。 ★教学工具

双刀双掷开关、学生用低压交直流电源、灯泡（6 V、0.3 A）、线圈（用变压器的副线圈）、电容器（“103 μF、15 V”与“200 μF、15 V”）2个、两个扼流圈、投影片、投影仪 ★教学过程

（一）引入新课

师：在直流电路中，影响电流跟电压关系的只有电阻。在交变电流路中，影响电流跟电压关系的，除了电阻外，还有电感和电容。电阻器、电感器、电容器是交变电流路中三种基本元件。这节课我们学习电感、电容对交变电流的影响。

［板书课题］电感和电容对交变电流的影响 （二）进行新课

1．电感对交变电流的阻碍作用

［演示］电阻、电感对交、直流的影响。实验电路如下图甲、乙所示：

师：首先演示甲图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度，说明了什么道理？

生：灯的亮度相同。说明电阻对交流和直流的阻碍作用相同。

师：再演示乙图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度，说明了什么道理？

生：电键接到直流上，亮度不变；接到交流上时，灯泡亮度变暗。说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同。

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师：确实如此。线圈对直流电的阻碍作用只是电阻；而对交变电流的阻碍作用除了电阻之外，还有电感.为什么会产生这种现象呢？

生：由电磁感应的知识可知，当线圈中通过交变电流时，产生自感电动势，阻碍电流的变化。

师：电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗来表示。感抗的大小与哪些因素有关？请同学们阅读教材后回答。

生：感抗决定于线圈的自感系数和交变电流的频率。线圈的自感系数越大，自感作用就越大，感抗就越大；交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越大，感抗越大。

师：线圈在电子技术中有广泛应用，有两种扼流圈就是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的。出示扼流圈，并介绍其构造和作用。

（1）低频扼流圈

构造：线圈绕在闭合铁芯上，匝数多，自感系数很大。

作用：对低频交变电流有很大的阻碍作用。即“通直流、阻交流”。 （2）高频扼流圈

构造：线圈绕在铁氧体芯上，线圈匝数少，自感系数小。

作用：对低频交变电流阻碍小，对高频交变电流阻碍大。即“通低频、阻高频”。 2．交变电流能够通过电容器

［演示］电容对交、直流的影响。实验电路如图所示：

师：开关S分别接到直流电源和交变电流源上，观察到什么现象？说明了什么道理？ 生：接通直流电源，灯泡不亮；接通交变电流源，灯泡亮了。说明了直流电不能够通过电容器，交变电流能够“通过”电容器。

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师：电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交变电流能够通过呢？用CAI课件展示电容器接到交变电流源上，充、放电的动态过程。强调自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，只是当电源电压升高时电容器充电，电荷向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，表现为交流通过了电容器。

3．电容器对交变电流的阻碍作用 ［演示］电容器对交变电流的影响

师：将刚才实验电路中“1000 μF，15 V”的电容器去掉，观察灯泡的亮度，说明了什么道理？

生：灯泡的亮度变亮了。说明电容器对交变电流也有阻碍作用。

师：的确是这样。物理上用容抗来表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。容抗跟哪些因素有关呢？请同学们阅读教材后回答。

生：容抗决定于电容器电容的大小和交变电流的频率.电容越大，在同样电压下电容器容纳电荷越多，因此充放电的电流越大，容抗就越小；交变电流的频率越高，充放电进行得越快，充放电电流越大，容抗越小.即电容器的电容越大，交变电流频率越高，容抗越小。电容器具有“通交流、隔直流”“通高频、阻低频”的特点。

师：介绍电感、电容的广泛存在。 （三）课堂总结、点评

本节课主要学习了以下几个问题：

1．由于电感线圈中通过交变电流时产生自感电动势，阻碍电流变化，对交变电流有阻碍作用.电感对交变电流阻碍作用大小用感抗来表示.线圈自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大，即线圈有“通直流、阻交流”或“通低频，阻高频”特征.

2．交变电流“通过”电容器过程，就是电容器充放电过程.由于电容器极板上积累电荷反抗自由电荷做定向移动，电容器对交变电流有阻碍作用.用容抗表示阻碍作用的大小.电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小.故电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”特征。

（四）实例探究

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☆电感对交变电流的影响

【例1】如图所示电路中，L为电感线圈，R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=2202sin10πt V。若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为25Hz，下列说法中正确的是 （ ）

A．电流表示数增大 B．电压表示数减小 C．灯泡变暗 D．灯泡变亮

解析：由u=2202sin100πt，可得电源频率f=

L

2π

100π

Hz=50 Hz 2π

当电源频率由原来的50 Hz改为25 Hz时，线圈的感抗减小，在电压不变的情况下，电路中的电流增大，选项A正确。

灯泡的电阻R是一定的，电流增大时，实际消耗的电功率（P=I2R）变大，灯泡变暗，选项C错误，D正确。

电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端电压UL，设灯泡两端的电压为UR，则电源电压的有效值为U=UL+UR

因UR=IR，I增大，UR增大，因电源电压有效值不变，故UL=（U-UR）减小，故选项B正确.

答案：ABD

点评：解决该类问题时将电感和电容看成特殊“电阻”，在交变电流电路中串、并联关系仍是适用的。

☆电感和电容对交变电流的影响

【例2】图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。

解析：当含有多种成分的电流输入到C1两端，则由于C1

的“通交流、隔直流”功能，电流中的交流成分被衰减，而线

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