53电感和电容对交变电流的影响

★★★学科：物理年级：高二时间：2019.3.18审核：(教研组长)李正兴东陆高中教案设计稿纸-1-崇德法制博学力行主备小组：第3组组长：王加勇组员：王加勇邓惠琼共案个案★★★学科：物理年级：高二时间：2019.3.18审核：(教研组长)李正兴东陆高中教案设计稿纸-2-崇德法制博学力行3．电感和电容对交变电流的影响教学目标：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，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，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阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关。教学重点1、电感对交变电流的阻碍作用大小及感抗与哪些因素有关.2、电容对交变电流的阻碍作用大小及容抗与哪些因素有关。教学难点交变电流能够通过电容器的本质。实验器材:学生电源、电池组、电感线圈、小灯泡、电容器、导线若干。典型例题：问题与练习123优化设计例题23变式题型：优化设计基础巩固69能力提升7教学过程一、创设情境，导入新课设问：交流电与直流电的区别有什么？★★★学科：物理年级：高二时间：2019.3.18审核：(教研组长)李正兴东陆高中教案设计稿纸-3-崇德法制博学力行实验：激发学生的学习兴趣。二、新课教学一、电感器对交变电流的阻碍作用1．实验探究如图5­3­1所示，取直流电源电压与交流电源电压有效值相等．图5­3­1(1)实验目的：了解并验证电感线圈对交变电流的阻碍作用．(2)实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些．(3)实验结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用．2．感抗(1)物理意义：表示电感对电流的阻碍作用的大小．(2)影响感抗大小的因素：线圈的自感系数，交流的频率．线圈的自感系数越大，交流的频率越高，感抗越大．3．感抗的应用低频扼流圈高频扼流圈自感系数较大较小感抗大小较大较小作用通直流、阻交流通低频、通直流，阻高频二、电容器对交变电流的阻碍作用1．交变电流能够通过电容器★★★学科：物理年级：高二时间：2019.3.18审核：(教研组长)李正兴东陆高中教案设计稿纸-4-崇德法制博学力行(1)实验电路(如图5­3­2所示)图5­3­2(2)实验现象电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源，灯泡亮．(3)实验结论交变电流能够通过电容器，直流不能通过电容器．2．电容器对交变电流的阻碍作用(1)容抗：表示电容器对交变电流阻碍作用的大小．(2)影响容抗大小的因素：电容器的电容越大，交变电流的频率越高，容抗越小．(3)应用：电容器具有“隔直流、通交流”的作用．[基础自测]思考判断(1)交流电的频率越高，电感对交流的阻碍作用越大．(√)(2)电感线圈之所以对交变电流有阻碍作用，是由于自感电动势总是阻碍电流的变化．(√)(3)电容器在交变电路中，相当于一个电阻，具有分压作用．(√)(4)电容器接到交流电源时，有自由电荷通过电容器．(×)(5)电容器的电容越大，容抗就越大．(×)★★★学科：物理年级：高二时间：2019.3.18审核：(教研组长)李正兴东陆高中教案设计稿纸-5-崇德法制博学力行3.阻碍作用的本质1、电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质(1)交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流的变化，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用．(2)直流电通过线圈时，电流的大小、方向都不变，线圈中不产生自感电动势，也就没有感抗．（3）．感抗的大小：XL＝2πfL.其中f是交流电的频率，L是线圈的自感系数．（4）．低频扼流圈用来“通直流、阻交流”，因此可以用低频扼流圈来分离“直流和交流”；高频扼流圈对高频电流阻碍作用很大，对低频电流阻碍作用较小，因此可以用高频扼流圈分离“低频交流电和高频交流电”．例在如图5­3­3所示电路中，L为电感线圈，灯泡电阻为R，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝2202sin100πt(V)．若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100Hz，下列说法正确的是()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★★★学科：物理年级：高二时间：2019.3.18审核：(教研组长)李正兴东陆高中教案设计稿纸-6-崇德法制博学力行图5­3­3【解析】由u＝2202sin100πt(V)，可得电源原来的频率为f＝ω2π＝50Hz，当电源频率由原来的50Hz增为100Hz时，线圈的感抗增大，在电压不变的情况下，电路中的电流减小，A错误；灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率P＝I2R减小，灯泡变暗，C正确，D错误；电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL，设灯泡两端电压为UR，则电源两端电压的有效值为U＝UL＋UR，因UR＝IR，故电流I减小时，UR减小，且电源两端电压有效值保持不变，故UL＝U－UR，UL增大，B错误．【答案】C2．交变电流“通过”电容器的本质(1)当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路中，形成充电电流；(2)当电源电压降低时，电容器放电，原来聚集在极板上的电荷又放出，在电路中形成放电电流．(3)电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流电“通过”了电容器，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．（4）．容抗的大小：XC＝12πfC.其中f是交流电频率，C是电容器的电容．例如图5­3­5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()图5­3­5★★★学科：物理年级：高二时间：2019.3.18审核：(教研组长)李正兴东陆高中教案设计稿纸-7-崇德法制博学力行A．电容器的电容增加B．电容器的电容减小C．电灯变暗D．电灯变亮【解析】电容器的电容是由电容器本身的特性所决定的，与外加的交流电源的频率无关，A、B错误；当交流电源的频率增加时，电容器充放电的速度加快，电容器的容抗减小，电流增大，电灯变亮，C错误，D正确．【答案】D3.总结电感和电容对交流的阻碍作用既与电感、电容有关，还与交流的频率有关，这种关系为：电感：通直流，阻交流；通低频，阻高频。电容：通交流，隔直流；通高频，阻低频。★★★学科：物理年级：高二时间：2019.3.18审核：(教研组长)李正兴东陆高中教案设计稿纸-8-崇德法制博学力行(1)．概念交变电流的表达式U＝Emsin(ωt＋φ)中的相当于角度的量，即“ωt＋φ”称为交变电流的相位.。(2)．初相位t＝0时交变电流的相位。(3)．相位差两支交变电流的相位之差。对于频率相同的两个交变电流，其相位差等于其初相位之差，即Δφ＝φ2－φ1.练习1试写出我国生活用电的规律表达式？[学生])100(2220tSinuV[解析]生活用电的有效值U=220V，频率f=50Hz，所以2220mUV，1002fHz。又表达式tSinUum可得。练习2现有一交流电随时间而变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为4A，则该交流电的有效值为多大?★★★学科：物理年级：高二时间：2019.3.18审核：(教研组长)李正兴东陆高中教案设计稿纸-9-崇德法制博学力行[学生板演做题步骤，教师点评]解析：交变电流一个周期内产生的热量2221TRIQM恒定电流的热量TRIQ22由有效值定义知21QQ解之2IA三、课堂小结：周期或频率：表示交变电流变化的快慢。有效值：表示交变电流的热效应。正弦交变电流有效值与最大值存在着一定的关系。共案个案★★★学科：物理年级：高二时间：2019.3.18审核：(教研组长)李正兴东陆高中教案设计稿纸-10-崇德法制博学力行共案个案★★★学科：物理年级：高二时间：2019.3.18审核：(教研组长)李正兴东陆高中教案设计稿纸-11-崇德法制博学力行共案个案★★★学科：物理年级：高二时间：2019.3.18审核：(教研组长)李正兴东陆高中教案设计稿纸-12-崇德法制博学力行