5.3 电感和电容对交变电流的影响 教学设计 -2023-2024学年高二上学期物理人教版选修3-2

《电感和电容对交变电流的影响》教案 《电感和电容对交变电流的影响》教案 章节名称：§5.3电感和电容对交变电流的影响 授课对象：高二年级 课时：1课时 课型：新授课 教材分析：本节课是人教版选修3-2第五章《交变电流》第三节，在上一章的《自感与互感》之后继续学习电感和电容对交变电流的影响，是对电感和电容的进一步理解和应用，起到了承前启后的作用。高考对这一部分没有明确的要求，因此这部分知识只需了解、会应用即可。 学情分析本节课授课对象是高二学生，他们在上一章《电磁感应》中学习过电感对直流电路的影响，因此在本节中只要稍加过渡，即可让学生掌握电感和电容对交变电流的影响 物理观念1.理解电感和电容对交变电流有阻碍作用。 2. 知道感抗和容抗的意义，以及感抗和容抗的决定因素。 科学思维1.经历探究过程，培养学生的分析论证能力。 2.培养学生归纳、总结的科学思维方法。 科学探究1.经历探究电感和电容对交变电流影响的探究过程，培养学生的探究能力。 科学态度与责任1.通过本节知识的学习，体会探索自然规律的科学态度。 教学重点：电感和电容对交变电流的影响 教学难点：感抗和容抗大小的决定因素 教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流 教学用具：PPT、视频 教 学 过 程 师生活动 设计意图 【导课】上节课学习描述交变电流四个值，最大值、瞬时值、平均值、有效值，其中有效值是根据电流的热效应定义的，只要是计算与热效应相关、电表的读数、用电器的额定电压、额定电流，还有保险丝的熔断电流，都是利用交变电流的有效值。本章学习了交流电路，当外电路接上电阻，也相当于一个闭合电路，可以使用闭合电路的欧姆定律来解决问题，但如果电路中出现了电感线圈和电容器，那又会给交变电流带来怎样的影响呢？今天我们继续往下学习第五章第三节《电感和电容对交变电流的影响》。 【讲授内容】 一、感抗 提问：将电感线圈与灯泡串联在一起，分别接在直流电源和交流电源上，保证交流电压的有效值与直流电压相等，这样，交流电源电压就可以被等效为直流电源电压，请大家猜想一下两个灯泡的亮度。其中，接在直流电路中的现象你应该有所了解。 学生猜想：在直流电路中，小灯泡逐渐变亮。亮度与直接接在电源上差别不大。 讲解：电感线圈只是在闭合的一瞬间对电流有阻碍作用，相当于一个无穷的大电阻，在电路维持稳定之后，电感线圈对直流电路就没什么作用了。 【播放演示实验视频：电感线圈对直流电的作用】验证猜想 讲解：因此，电感线圈对直流电路的作用特点：通直流。 提问：如果把电感线圈接在交流电上，是否会发生什么作用呢？ 讲解：电路中的电流方向始终都在来回变化，线圈中的自感电动势也始终阻碍电流的变化，所以电感线圈对交变电流会有一定的阻碍作用，其阻碍作用是非常明显的。 【播放演示实验视频：电感线圈对交流电的作用】验证猜想 讲解：因此，电感线圈对交变电流是具有阻碍作用的。 △1.感抗：描述电感对交变电流的阻碍作用。 讲解：在物理上，我们用感抗来描述电感对交变电流的阻碍作用。那感抗大小与什么因素有关呢？ 学生：与电感线圈本身的性质有关，还可能与交流电路的电压、频率等等因素有关。 讲解：感抗是电感线圈对交变电流的阻碍作用，电流改变，在电感线圈中就会产生感应电动势，其实感抗也就是自感电动势对交变电流的阻碍作用，自感电动势跟电流的变化率成正比，其比例系数为自感系数L，简称自感或电感。所以当自感系数越大时，电感线圈对交变电流的阻碍作用越大，即感抗越大。 结论：①感抗大小与电感有关，电感越大，感抗越大。 讲解：那么感抗跟交流电路的某些性质有什么关系吗？跟交流电路的频率有关，频率越高，电流的变化越快，自感现象越明显，电感线圈对交变电流的阻碍作用越大，即感抗越大。 结论：②感抗大小与频率有关，频率越大，感抗越大。 【播放演示实验视频：影响感抗大小的因素】验证猜想 △2.影响感抗大小的因素：①感抗大小与电感有关，电感越大，感抗越大。②感抗大小与频率有关，频率越大，感抗越大。 讲解：下面我们说一下电感在生活中的应用，扼流圈是利用电感器对交流的阻碍作用制成的，是在电工和电子技术中常用的元件。扼流圈有两类，一类是低频扼流圈，线圈绕在铁芯上，这类扼流圈的线圈匝数很多，几千甚至一万匝，自感系数较大，因此即使交流的频率很低，这种线圈产生的感抗也很大，对交流的阻碍就很大。但这种线圈本身是用铜导线做成的，电阻较小，因此对直流几乎忽略，因此低频扼流圈用来通直流、阻交流。 另一类扼流圈是高频扼流圈，是绕在铁氧体上，线圈的匝数很少，为几十或几百匝，自感系数较小，高频扼流圈对高频电流有阻碍作用，对低频电流的阻碍作用较小，理解为低频电流可以通过，因此高频扼流圈用来通直流、通低频、阻高频。 △3.作用：通直流、阻交流 △4.应用：①低频扼流圈：通直流、阻交流 ②高频