陕西省安康市石泉县江南高级中学沪科版高中物理选修3-2 2.3探究电阻、电感和电容的作用 教案+课件 (3份打包)

课前思考 如果把下图所示的三种电压加在同一纯电阻R的两端，产生的效果是否相同？若把它们加在同一自感线圈或同一电容器的两端，又会如何呢？ （3） （2） （1） 一、电感器对交变电流的阻碍作用 实验现象：与直流电源相接，灯较亮； 与交流电源相接，灯较暗；若在线圈中加入铁芯，灯更暗；若增加交流电的频率，灯也更暗。 实验结论：电感对交变电流有阻碍作用 S E L S u L 3、影响感抗大小的因素 L越大，f越高，XL越大 即：XL=2πƒL =ωL 感 抗 1、定义：电感线圈对交变电流的阻碍作用。 2、物理意义：是描述电感对交变电流的阻碍作用大小的物理量，用字母XL表示，单位是欧(Ω)。 线圈的自感系数 L 交变电流的频率 f 4、原因： 感抗是由于通过线圈的电流发生变化产生自感电动势对电流的变化产生阻碍作用，频率越高，电流变化越快，产生的自感电动势越大，阻碍作用越大，感抗也就越大。 5、能量的转化：电能和磁场能的往复转化 1、低频扼流圈： 2、高频扼流圈： 1）构造：线圈绕在闭合的铁芯上，匝数N为几千~几万，自感系数L为几十亨，且线圈的电阻较小。 2）作用：通直流，阻交流 1）构造：线圈绕在圆柱形的铁氧体芯上，匝数N为几百或几十，自感系数L为几个毫亨。 2）作用：通直流，通低频 阻高频 电感在生产科技中的应用 例1如图，交流电电压的有效值和直流电电压相等，当开关接直流电源时，灯泡的实际功率P1，当接交流电时，功率P2，则（ ） A.P1=P2 B.P1>P2 C.P1<P2。 2.交流电通过一段长导线时电流I1， 把导线绕成线圈，再接入原电路，电流I2，则（ ） A.I1=I2 B.I1<I2 C.I1>I2 分析：对直流电：电能全部转化为热能 对交流电：电能转化为灯泡的热能 和磁场能 二、交变电流能通过电容器 实验现象：通交流时，灯会亮；但若将电容短接，灯更亮。 实验结论：电容对交变电流有阻碍作用 S E C S u C * 为什么电容有阻直流通交流的作用？ 1、电容阻直流：是因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了，故只有在通电的瞬间有短暂电流。 2、电容通交流：实际上也并没有电荷通过电容器的两个极板间的绝缘介质，但当交流电压升高时，对电容充电，有充电电流，而当交流电压降低时，电容放电，有放电电流。 思考与讨论 充电 放电 I I I I 1、定义：电容器对交变电流的阻碍作用 容 抗 2、物理意义：描述电容对交变电流的阻碍作用大小的物理量，用字母XC表示，单位是欧(Ω)。 C越大，f越高，XC越小 4、电容的作用： 阻低频，通高频。 3、影响容抗大小的因素 电容器的电容 C 交变电流的频率 f 即：XC= 2πƒC 1 = ωC 1 (1) 隔直电容：隔直流，通交流。 在电子技术中，声音、图像等信号都有要变成交流来处理。微弱的信号电流往往需要经过几级放大，在某级放大之后，要把信号送 到下级，但两级的直流工作状 态不能相互影响。这时可以在 两级之间接入右图所示的电路, 图中的电容器称为耦合电容器。 这个电容起到了“隔直流，通交 流”的作用。 5、应用 (2)高频旁路电容：通高频，阻低频。 在电子技术中，从某一装置输出的交流常常既有高频成分，又有低频成分。如果只需要把低频成分输送到下一级装置，可以在一级电路 的输入端并联一个电容器。这 样，进入下一级的高频成分就 很少了。这中电容器叫做高频 旁路电容器。这个电容器起到 了“高频旁路”的作用。 结论：通交流，隔直流，通高频，阻低频。 课堂练习 使用220V交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘，但是有时候用手触摸外壳仍会感到“麻手”，用试电笔测试时，氖管发光，这是为什么？ 这是因为与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电流能够通过这个“电容器”。故为了确保安全，电器设备和电子仪器的金属外壳都应接地。 三、电感和电容的组合应用 （1）如果将电容C与负载并联，然后与电感L串联，能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分 （2）如果将电感L与负载并联，然后与电容C串联，能更好的起到滤掉电流中直流成分或低频 成分 负载 输入 (1) 负载 输入 (2) 四、电阻、感抗和容抗的比较 电 阻 感 抗 容 抗 产生原因 在电路中的特点 决定因素 电能的转化 与做功 定向移动的自由电荷与静止的离子间的碰撞 由于电感线圈的 自感现象阻碍电流的变化 电容器两极板上积累的电荷对在这个方向上定向移动的电荷的反抗作用 对直流和交 流均有阻碍 作用 只对变化的 电流（如交 流