高中物理 2.4-2.5 電感器對交變電流的作用課件 粵教版選修3-2.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,1.電感器的感抗及其應(yīng)用 (1)感抗 電感對交流的阻礙作用. (2)影響感抗的因素 電感器的自感系數(shù)和交變電流的頻率.自感系數(shù)越大,交變電流的頻率越高,感抗越大. (3)感抗的應(yīng)用,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,電感對交變電流的阻礙作用是怎樣形成的? 答案：交變電流通過線圈時(shí),由于電流時(shí)刻在變化,線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,自感電動(dòng)勢總是阻礙電流的變化,就形成了對交變電流的阻礙作用.,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,2.電容器的容抗及其應(yīng)用 (1)容抗: 電容器對交流有一定的阻礙作用. (2)影響容抗的因素: 電容器的電容和交變電流的頻率.電容越大,頻率越高,容抗越小. (3)電路中的電流: 通過實(shí)驗(yàn)可以看到交變電流能夠通過電容器,其實(shí)自由電荷并未通過極板間的絕緣介質(zhì),只是在交變電壓的作用下,電容器交替進(jìn)行充電和放電,電路中就有了電流.,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,判斷正誤: (1)繞制線圈的導(dǎo)線的電阻可以忽略時(shí),線圈對交流沒有阻礙作用. ( ) (2)交變電流的頻率越高,電感對交流的阻礙作用越大. ( ) (3)高頻扼流圈可以“通高頻,阻低頻”. ( ) (4)直流電流能通過電容器.( ) (5)電容器的電容越大,容抗就越大. ( ) (6)電氣設(shè)備和電子儀器的金屬外殼都應(yīng)該接地.( ) 答案：(1) (2)√ (3) (4) (5) (6)√,知識精要,思考探究,典題例解,一,二,遷移應(yīng)用,一、電感對交變電流的阻礙作用 1.電感線圈對交變電流的阻礙作用的本質(zhì) 交變電流通過線圈時(shí),由于電流時(shí)刻都在變化,所以自感現(xiàn)象就不斷地發(fā)生,而自感電動(dòng)勢總是要阻礙電流變化的,這就是線圈的電感對交變電流的阻礙作用.因此,感抗的產(chǎn)生是由線圈的自感現(xiàn)象引起的.直流電通過線圈時(shí),電流的大小、方向都不變,線圈中不產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,也就沒有感抗. 2.感抗 電感線圈對電流的阻礙作用.感抗用“XL”表示,XL=2πfL=ωL,其中f是交變電流的頻率,L是線圈的自感系數(shù).,知識精要,思考探究,典題例解,一,二,遷移應(yīng)用,3.感抗與電感的關(guān)系 電感線圈對交變電流阻礙作用的大小用感抗來表示,線圈的自感系數(shù)越大,交變電流的頻率越高,產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢就越大,感抗就越大,對交變電流的阻礙作用也就越大. 4.線圈(扼流圈)的分類 根據(jù)不同線圈對交變電流的阻礙作用不同分類: (1)低頻扼流圈: 構(gòu)造:閉合鐵芯、繞在鐵芯上的線圈. 特點(diǎn):匝數(shù)多、自感系數(shù)L大、電阻很小.它對低頻交流會(huì)產(chǎn)生很大的阻礙作用,而對直流的阻礙作用則較小,故低頻扼流圈的作用為“通直流、阻交流”.,知識精要,思考探究,典題例解,一,二,遷移應(yīng)用,(2)高頻扼流圈: 構(gòu)造:它的線圈有的是繞在圓柱形的鐵氧體芯上或空心. 特點(diǎn):匝數(shù)少,自感系數(shù)L小.它只對頻率很高的交流產(chǎn)生很大的阻礙作用,而對低頻交流的阻礙作用較小,故高頻扼流圈的作用為“通直流、通低頻,阻高頻”.,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,1.自感電動(dòng)勢E=L ,總是阻礙電流的變化.如果交變電流流過電感線圈,會(huì)受到怎樣的影響? 答案：交變電流的大小和方向不斷變化,而線圈的自感電動(dòng)勢總是阻礙電流的變化,所以電感線圈對交變電流有阻礙作用. 2.電感線圈對不同頻率的交變電流影響有何不同? 答案：交流電頻率越高, 越大,線圈中的自感電動(dòng)勢越大,對交變電流的阻礙作用越大.,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 (多選)在如圖所示的電路中,L為電感線圈,R為燈泡的電阻,電流表內(nèi)阻為零,電壓表內(nèi)阻無限大,交流電源的電壓U=220 sin 100πt V.若保持電源電壓有效值不變,只將電源頻率改為100 Hz,下列說法正確的有( )(導(dǎo)學(xué)號51130036) A.電流表示數(shù)增大 B.電壓表示數(shù)增大 C.燈泡變暗 D.燈泡變亮 點(diǎn)撥：解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn): (1)感抗與交變電流的頻率的關(guān)系. (2)閉合電路的電壓關(guān)系.,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,當(dāng)電源頻率由原來的50 Hz增為100 Hz時(shí),線圈的感抗增大;在電壓不變的情況下,電路中的電流減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤. 燈泡的電阻R是一定的,電流減小時(shí),實(shí)際消耗的電功率(P=I2R)減小,燈泡變暗,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤. 電壓表與電感線圈并聯(lián),其示數(shù)為線圈兩端的電壓UL;設(shè)燈泡兩端電壓為UR,則電源電壓的有效值為 U=UL+UR. 因UR=IR,故電流I減小時(shí),UR減小.因電源電壓有效值保持不變,故UL=(U-UR)增大,選項(xiàng)B正確. 答案：BC,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,(多選)如圖所示實(shí)驗(yàn)電路中,若直流電壓和交變電壓的有效值相等,S為雙刀雙擲開關(guān),下面哪個(gè)敘述正確 ( ) A.當(dāng)S擲向a、b時(shí)燈較亮,擲向c、d時(shí)燈較暗 B.當(dāng)S擲向a、b時(shí)燈較暗,擲向c、d時(shí)燈較亮 C.S擲向c、d,把電感線圈中的鐵芯抽出來時(shí)燈變亮 D.S擲向c、d,電源電壓不變,而使頻率減小時(shí),燈變暗,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,答案：AC 解析：線圈對恒定電流無感抗,對交變電流有感抗,當(dāng)交流電頻率減小時(shí),感抗變小,燈變亮,并且是有鐵芯時(shí)感抗更大,故鐵芯抽出時(shí)燈變亮.,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,二、電容對交變電流的阻礙作用 1.交變電流是怎樣通過電容器的 電容器兩極板之間是相互絕緣的,不論是恒定電流還是交變電流,自由電荷都不能通過兩極板之間的絕緣體(電介質(zhì)),通常所說的交變電流“通過”電容器,并不是自由電荷穿過了電容器,而是在交流電壓作用下,當(dāng)電壓升高時(shí)電容器充電,電容器極板上的電荷量增加,形成充電電流,如圖甲所示;當(dāng)電壓降低時(shí),電容器放電,電容器極板上的電荷量減少,形成放電電流,如圖乙所示.由于電容器反復(fù)不斷地充電、放電,使電路中有持續(xù)的交變電流.,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,2.對容抗及“阻礙”作用的理解 (1)對容抗的理解:容抗是表示電容器對交變電流阻礙作用大小的物理量.容抗的大小與自身的電容量、交變電流的頻率有關(guān),可用XC= 來表示,單位是歐姆.此公式雖然不要求掌握,但可以用來定性地分析問題,當(dāng)交變電流的頻率增加時(shí),容抗減小. (2)電容器對交變電流的阻礙作用:對導(dǎo)線中形成電流的自由電荷來說,當(dāng)電源的電壓推動(dòng)它們向某一方向做定向移動(dòng)的時(shí)候,電容器兩極板上積累的電荷卻反抗它們向這個(gè)方向做定向移動(dòng),這就產(chǎn)生了對交變電流的阻礙作用. (3)“阻礙”作用可概括為“隔直流、通交流”,“通高頻、阻低頻”.,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,電容器與直流電源相接時(shí)有電流嗎? 答案：當(dāng)電容器與直流電源的兩極相連接時(shí),除了接通的瞬間因電容器充電而有瞬時(shí)電流外,一旦充電完畢,電容器兩極板間的電壓與電源兩極間的電壓相等,且保持不變,電路中就沒有電流了.,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 如圖所示的電路,F為一交流發(fā)電機(jī),C為平行板電容器,為使電流表A的示數(shù)增加,可行的辦法是( ) (導(dǎo)學(xué)號51130037) A.使發(fā)電機(jī)F的轉(zhuǎn)速增加 B.使發(fā)電機(jī)F的轉(zhuǎn)速減小 C.在平行板電容器間換用介電 常數(shù)較小的電介質(zhì) D.使電容器兩極板間距離增大 解析：當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí),交變電流的頻率增大,容抗減小,電流表A的讀數(shù)增大,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在平行板電容器間換用介電常數(shù)較小的電介質(zhì)時(shí),電容器的電容減小,使電容器兩極板間距離增大時(shí)電容也減小.當(dāng)電容減小時(shí),容抗增大,對交變電流的阻礙作用增大,電流表A示數(shù)減小,C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案：A,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,(多選)下列各圖是電子技術(shù)中的常用電路,其中乙圖中的電容器的電容C較小,丙圖中的電容器的電容C較大.a、b是部分電路的輸入端,其中輸入的高頻成分用“ ”表示,低頻成分用“~”表示,直流成分用“—”表示.關(guān)于負(fù)載電阻R中得到的電流特征,下列說法中正確的是( ) A.圖甲中R得到的是交流成分 B.圖乙中R得到的是高頻成分 C.圖乙中R得到的是低頻成分 D.圖丙中R得到的是交流成分,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,答案：AC 解析：電容器隔直流、通交流,阻低頻、通高頻,所以甲中R得到的是交流成分,乙中R得到的是低頻成分,丙中R得到的是直流成分,選項(xiàng)A、C正確.,知識鏈接,案例探究,易錯(cuò)分析,易錯(cuò)考點(diǎn):電阻、電容、電感導(dǎo)電特性的辨析,知識鏈接,案例探究,易錯(cuò)分析,知識鏈接,案例探究,易錯(cuò)分析,關(guān)于電阻、電感、電容對電流阻礙作用的說法正確的是( ) A.電阻對直流和交變電流的阻礙作用相同 B.電感對直流和交變電流均有阻礙作用 C.電容器兩極板間是絕緣的,故電容支路上沒有電流通過 D.交變電流的頻率增加時(shí),電阻、電感、電容的變化情況相同 解析：電阻對直流和交變電流的阻礙作用相同,選項(xiàng)A正確;電感對直流沒有阻礙作用,對交變電流有阻礙作用,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于電容器不斷地充放電,電路中存在充電電流和放電電流,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電阻的阻值與交變電流的頻率無關(guān),感抗隨交變電流頻率的增大而增大,容抗隨交變電流頻率的增大而減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案：A,知識鏈接,案例探究,易錯(cuò)分析,本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因分析如下:,