第四章 第一节 常见的电路元器件-（配套word）2023-2024学年高一新教材物理必修第三册 【步步高】学习笔记（粤教版）

第一节　常见的电路元器件 [学习目标]　1.知道电阻器、电感器、电容器和二极管是电路中常见的元器件，知道各种元器件的符号。2.知道电路均由元器件构成，了解电路图在电子工业中的作用。3.了解电感器、电容器、二极管在电路中的作用和应用(重点)。 一、识别几种常见元器件、电路 1．电阻器 (1)分类：①阻值固定的电阻器；②阻值可变的电阻器。 (2)表示方法：①字母表示：R；②符号表示：。 2．电感器 (1)电感器通过电磁感应把外部电路的电能储存在电感器内部的磁场中。 (2)表示方法：①字母表示：L；②符号表示：无铁芯、有铁芯。 3．二极管 (1)分类：整流二极管、检波二极管、开关二极管等。 (2)表示方法：①字母表示：D；②符号表示：，箭头表示正向电流的方向。 4．电路 (1)将需要的元器件装配在同一个电路板上，再通过金属导线连接组成闭合回路，当输入端接入电源时，电子会在闭合回路中循环流动，这个闭合回路称为电路。 (2)电路图可以让人们了解电路的工作原理，工程师可以先设计电路图，确认完善后再进行实际安装。 二、常见元器件在电路中的作用 1．电感器在电路中的作用 如图甲、乙所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到6 V直流电源上，再把它们接到6 V交流电源上。两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？ 答案　图甲中灯泡比图乙中灯泡更亮，说明电感器对交变电流有阻碍作用。 电感器 (1)通直流阻交流； (2)建立磁场储存磁场能。 例1　(多选)如图所示电路中，若直流电源和交流电源输出电压相等，S为双刀双掷开关，下面叙述正确的是(　　) A．当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗 B．当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮 C．S掷向c、d，电源电压不变，而使频率变大时，灯变暗 D．S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗 答案　AC 解析　线圈对交流电有阻碍作用，当掷向c、d时灯较暗，且交流电频率越大，阻碍作用越大，故A、C正确。 (1)电感线圈对交流电有阻碍作用，交流电的频率越大，阻碍作用越大。 (2)有的电感线圈的直流电阻为零，对恒定电流无阻碍作用；有的电感线圈的直流电阻不为零，当通过恒定电流时，对电流有阻碍作用，此时电感线圈相当于电阻器。 2．电容器在电路中的作用 如图甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上。 (1)观察甲、乙中灯泡的发光情况，并分析原因。 (2)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？ 答案　(1)题图甲中的灯泡不亮，题图乙中的灯泡亮，题图甲中的电源是直流电源，电容器在电路中相当于断路，电路中没有电流，灯泡不亮。题图乙中的电源是交流电源，把交流电源接到电容器两个极板上后，电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流“通过”了电容器，灯泡就亮了，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质。 (2)灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有一定的阻碍作用。 电容器 (1)通交流隔直流； (2)储存电场能。 例2　(多选)如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增加时(　　) A．电流表示数增大 B．电压表示数增大 C．灯泡变暗 D．灯泡变亮 答案　AD 解析　由交流电源的频率增加可知，电容器对交变电流的阻碍作用变小，电流增大，电流表示数增大，灯泡两端电压增大，电压表示数变小，灯泡因功率增大而变亮，故选A、D。 (1)电容器由两金属电极和绝缘介质构成，电荷不能通过绝缘介质，因此对电流有阻碍作用，直流电不能通过电容器。 (2)当电容器两端接交流电源时，由于电容器反复充电和放电，电路中有充电电流和放电电流，好像电流“通过了”电容器，因而电容器具有“通交流隔直流”的特性。 (3)交流电的频率越大，电容器对交变电流的阻碍作用越小。 (4)电容器也是一个储能元件，电容器带有电荷时，电容器中储存有电场能。 针对训练　(多选)如图所示，当交流电源的输出电压U＝220 V，频率f＝50 Hz时，三只灯泡L1、L2、L3的亮度相同(L无直流电阻)，若将交流电源的频率变为f＝100 Hz，则(　　) A．L1灯比原来亮 B．L2灯比原来亮 C．L3灯和原来一样亮 D．L3灯比原来亮 答案　AC 解析　电容器的阻碍作用与交变电流的频率有关，频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用越小，选项A正确；电感器对交变电流的阻碍作用随交流频率的升高而增大，选项B错误；电阻R对交变电流的阻碍作用与电源的频率无关，选项C正确，D错误。 3．电阻器和二极管在电路中的作用 (1)电阻器：调节电路中的电流和电压。 (2)二极管：具有单向导电、反向阻断的特性，可作为逻辑电路的开关或对高频交流电路进行滤波整流等。 例3　(多选)由电源、开关、电阻、灯泡和二极管组成了下图所示的四个电路，闭合开关后，小灯泡能发光的电路是(　　) 答案　ABC 解析　对于A、B两种电路，小灯泡能发光，对于C电路，二极管处于正向导通状态，有电流通过小灯泡，小灯泡发光；但D电路中二极管处于反向截止状态，无电流通过小灯泡，小灯泡不发光，故选A、B、C。 例4　如图所示，D是一只二极管，AB是平行板电容器，在电容器两极板间有一带电微粒P 处于静止状态，当两极板A和B间的距离增大一些的瞬间(两极板仍平行)，带电微粒P的运动情况是(　　) A．向下运动 B．向上运动 C．仍静止不动 D．不能确定 答案　C 解析　开始时带电微粒P静止，对其进行受力分析得Eq＝mg，即q＝mg。当A、B之间距离增大时，电容器的电容C减小，由Q＝CU得，Q也减小，但由于电路中连接了一个二极管，它具有单向导电性，不能放电，电容器A、B两极板上的电量不变，电压不变，电场力仍等于微粒的重力，带电微粒仍保持静止状态，故A、B、D错误，C正确。 课时对点练 1．关于电感器对交变电流的影响，下列说法正确的是(　　) A．电感器不能通直流电流，只能通交变电流 B．电感器对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同 C．同一个电感线圈对频率低的交变电流的阻碍较小 D．同一个电感线圈对频率高的交变电流的阻碍较小 答案　C 解析　电感器可以通直流，A错误；电感器对不同频率的交变电流阻碍作用不同，B错误；同一个电感线圈对频率低的交变电流的阻碍作用小，D错误，C正确。 2．对交流电“通过”电容器的正确理解是(　　) A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体 B．交流电路中定向移动的电荷通过了电容器两极板间的绝缘介质 C．交变电流能够使电容器交替进行充放电，电路中就有了持续的电流，表现为交变电流通过了电容器 D．电容器是导体，电流可以通过电容器 答案　C 解析　电容器能让交变电流“通过”，实际上是电容器反复充、放电，电路中有了持续的电流，定向移动的电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质，故A、B错误，C正确；电容器两个极板间是绝缘的，D项错误。 3.(多选)在如图所示的电路中，L为电感线圈，灯泡的电阻值为R，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的频率为50 Hz。若保持交流电源的电压不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是(　　) A．电流表示数增大 B．电压表示数增大 C．灯泡变暗 D．灯泡变亮 答案　BC 解析　电源的频率变为100 Hz，频率变大，电感器对电流的阻碍作用变大，灯泡变暗，电流表示数变小，电压表示数增大，故B、C正确。 4.在如图所示电路中，u是电压为220 V的交流电源，C是电容器，R是电阻。关于理想交流电压表V的示数，下列说法正确的是(　　) A．等于220 V B．大于220 V C．小于220 V D．等于零 答案　C 解析　交变电流“通过”电容器，电阻R中有电流，电压表的示数不为零；电容器与电阻串联，电容器对交流有阻碍作用，根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压，而电压表测量的是电阻两端的电压，故选项C正确。 5．(多选)如图甲所示的电路中，AB两端接图乙所示的交流电源，uAB>0时，φA>φB。D为二极管，L为小灯泡，下列说法正确的是(　　) A．0～t1、t2～t3时间内，小灯泡发光 B．t1～t2、t3～t4时间内，小灯泡发光 C．0～t4时间内流过小灯泡的电流如图丙所示 D．0～t4时间内流过小灯泡的电流如图丁所示 答案　AC 解析　二极管具有单向导电性，当φA>φB时，二极管导通，小灯泡发光，故A、C正确。 6.如图所示，变频交变电源的频率可在20 Hz到20 kHz之间调节，在某一频率时，规格相同的两只灯泡L1、L2的亮度相同，则下列说法正确的是(　　) A．如果将电源频率增大，L1、L2都变亮 B．如果将电源频率增大，L1变亮，L2变暗 C．如果将电源频率减小，L1、L2都变暗 D．如果将电源频率减小，L1变亮，L2变暗 答案　B 解析　当电源频率增大时，电感器对电流的阻碍作用变大，电容器对电流的阻碍作用变小，所以流过灯泡L1所在支路的电流变大，流过灯泡L2所在支路的电流变小，故灯泡L1变亮，灯泡L2变暗，A错误，B正确；当电源频率减小时，电感器对电流的阻碍作用变小，电容器对电流的阻碍作用变大，所以流过灯泡L1所在支路的电流变小，流过灯泡L2所在支路的电流变大，故灯泡L1变暗，灯泡L2变亮，C、D错误。 7.如图所示，甲、乙、丙三个灯泡是相同的，而且耐压足够，电源内阻可忽略，直流电源的电压与交流电源的电压相等，当单刀双掷开关S接A稳定时，三个灯泡亮度相同，那么S接B稳定时(　　) A．三个灯泡亮度相同 B．只有丙灯泡不亮，乙灯泡最亮 C．甲灯泡和乙灯泡亮度相同，丙灯泡不亮 D．甲灯泡最亮，丙灯泡不亮 答案　B 解析　当开关S接A稳定时，三个灯泡亮度相同，则R、L、C三个元件对交变电流的阻碍作用相同，当开关S接B稳定时，由于电源为直流电源，电阻R对直流电流和交变电流的阻碍作用相同，L的电感对直流电无阻碍作用，只有其电阻对电流有一定的阻碍作用，电容器有隔直流作用，所以只有丙灯泡不亮，乙灯泡最亮，选项A、C、D错误，B正确。 8．(多选)如图所示是一个判定A、B之间电源性质的仪器，下列说法正确的是(　　) A．若接通电源后绿灯亮则A、B间为直流电源 B．若接通电源后绿灯亮则A、B间为交流电源 C．若接通电源后只有红灯亮则A、B间为直流电源 D．若接通电源后只有黄灯亮则A、B间为交流电源 答案　BC 解析　绿灯与电容器C串联，绿灯亮说明A、B间为交流电源，A错误，B正确；电容器隔直流，且二极管具有单向导电性，若只有红灯亮，或只有黄灯亮，则说明A、B间为直流电源，C正确，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$