高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機(jī) 學(xué)案4 探究電阻、電感和電容的作用同步備課學(xué)案 滬科版-2

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)案4探究電阻、電感和電容的作用目標(biāo)定位 1。知道電阻器對(duì)交流電的阻礙作用與對(duì)直流電的阻礙作用相同.2。能理解電感器、電容器對(duì)交變電流形成阻礙作用的原因。3.知道用感抗、容抗來(lái)表示電感器、電容器對(duì)交變電流阻礙作用的大小。4。能夠分析簡(jiǎn)單電路中的電容器、電感器的作用一、電阻器對(duì)交變電流的作用閱讀教材相關(guān)內(nèi)容,結(jié)合圖1回答下列問題（a、b是規(guī)格相同的燈泡）：圖1(1）當(dāng)開關(guān)s扳向交流電源時(shí)，兩只燈泡的亮度是否相同?這說明什么問題？（2)把開關(guān)s扳向直流電源和交流電源，比較這兩種情況下燈泡a的亮度有沒有變化，這又說明什么問題？答案（1)b比a更亮些,這說明電阻器對(duì)交流電有阻

2、礙作用（2)開關(guān)s扳向直流電源和交流電源，兩種情況下燈泡a的亮度相同，這說明電阻器對(duì)交流的阻礙作用跟對(duì)直流的阻礙作用相同要點(diǎn)總結(jié)1電阻器對(duì)交變電流和直流電的阻礙作用是相同的2在交流電路中，電阻定律和歐姆定律都成立二、電感器對(duì)交變電流的作用如圖2所示，把帶鐵心的線圈l與小燈泡串聯(lián)起來(lái)，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源上，取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等圖2(1）對(duì)比兩種情況下燈泡的亮度有什么不同?說明了什么？(2)乙圖中換用自感系數(shù)更大的線圈或調(diào)換頻率更高的交流電源,燈泡的亮度有何變化？說明了什么？答案(1）甲圖中燈泡比乙圖中燈泡更亮，說明電感器對(duì)交變電流有阻礙作用（2)不論是

3、換用自感系數(shù)更大的線圈還是調(diào)換頻率更高的交流電源，燈泡均變得更暗，說明線圈的自感系數(shù)越大，交流電的頻率越高，線圈對(duì)交流電的阻礙作用越大要點(diǎn)總結(jié)1感抗：電感器對(duì)交變電流的阻礙作用的大小2電感器的感抗是由變化的電流在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)引起的，與制成線圈導(dǎo)體的電阻無(wú)關(guān)3電感器對(duì)交變電流的阻礙作用的大小用感抗xl表示，xl2fl。所以感抗的兩個(gè)決定因素:（1)電感器的電感量（自感系數(shù))；（2）交變電流的頻率4電感器在電路中的作用（1)通直流,阻交流；（2）通低頻,阻高頻例1(多選）如圖3所示實(shí)驗(yàn)電路中，若直流電壓和交流電壓的有效值相等，s為雙刀雙擲開關(guān)，下面敘述正確的是（)圖3a當(dāng)s擲向a、b時(shí)燈

4、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cs擲向c、d，把電感線圈中的鐵心抽出時(shí)燈變亮ds擲向c、d，電源電壓不變，而使頻率減小時(shí),燈變暗答案ac解析線圈對(duì)恒定電流無(wú)感抗,對(duì)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,并且是有鐵心時(shí)感抗更大,故鐵心抽出時(shí)燈變亮三、電容器對(duì)交變電流的作用如圖4甲、乙所示，把燈泡和電容器串聯(lián)起來(lái)，先把它們接到直流電源上,再把它們接到交流電源上，觀察燈泡的發(fā)光情況圖4（1)分析電容器能通交流的原因（2)若把圖乙中的電容器去掉，變成圖丙所示電路，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？說明了什么？（3）在圖乙中，改變電容器的電容和電源頻率，燈泡亮度會(huì)有什

5、么變化？答案（1)把交流電源接到電容器兩個(gè)極板上后,當(dāng)電源電壓升高時(shí)，電源給電容器充電，電荷向電容器極板上聚集，在電路中，形成充電電流；當(dāng)電源電壓降低時(shí)，電容器放電,電荷從極板上流出，在電路中形成放電電流電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有了電流，好像是交流“通過”了電容器,但實(shí)際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)(2)燈泡變得比乙中亮，說明電容器對(duì)交變電流有阻礙作用(3)電容變大時(shí),燈泡變亮；頻率增大時(shí)，燈泡變亮要點(diǎn)總結(jié)1容抗:電容器對(duì)交變電流的阻礙作用的大小2電容器對(duì)交變電流的阻礙作用：電源電壓推動(dòng)自由電荷定向移動(dòng)時(shí),電容器極板上積累的電荷會(huì)阻礙自由電荷向此方向做定向運(yùn)動(dòng),這就產(chǎn)

6、生了電容器對(duì)交變電流的阻礙作用3電容器對(duì)交變電流的阻礙作用的大小用容抗xc表示，xc,所以決定容抗的兩個(gè)因素：(1）電容器的電容量；（2)交變電流的頻率4電容器能通交變電流，并不是電荷真的穿過了電容器5電容器在電路中的作用：通交流,隔直流，通高頻,阻低頻例2(多選）如圖5所示,接在交流電源上的燈泡正常發(fā)光，以下說法正確的是 (）圖5a把電介質(zhì)插入電容器,燈泡變亮b增大電容器兩極板間的距離,燈泡變亮c減小電容器兩極板間的正對(duì)面積，燈泡變暗d使交變電流頻率減小，燈泡變暗答案acd解析把電介質(zhì)插入電容器，電容變大，容抗變小，電容器對(duì)交變電流阻礙作用變小，所以燈泡變亮,故a正確;增大電容器兩極板間的距

7、離，電容變小，電容器對(duì)交變電流阻礙作用變大,所以燈泡變暗，故b錯(cuò)誤；減小電容器兩極板間的正對(duì)面積，電容變小，燈泡變暗，故c正確;使交變電流頻率減小，電容器對(duì)交變電流阻礙作用變大，燈泡變暗，故d正確四、電阻、感抗、容抗的對(duì)比1容抗的大小除了與電容自身的性質(zhì)有關(guān),還與交變電流的頻率有關(guān)頻率越高，容抗越小（填“大”或“小”)2感抗的大小除了與電感線圈自身的性質(zhì)有關(guān)外,還與交變電流的頻率有關(guān),頻率越高，感抗越大(填“大或“小”）3電阻無(wú)論對(duì)直流還是交流，阻礙作用相同，只取決于電阻本身例3如圖6所示，電路中完全相同的三只燈泡l1、l2、l3分別與電阻r、電感l(wèi)、電容c串聯(lián)，然后再并聯(lián)到220 v、50

8、hz的交流電路上,三只燈泡亮度恰好相同若保持交流電壓不變，將交變電流的頻率增大到60 hz，則發(fā)生的現(xiàn)象是()圖6a三燈亮度不變b三燈均變亮cl1不變、l2變亮、l3變暗dl1不變、l2變暗、l3變亮答案d解析當(dāng)交變電流的頻率變大時(shí)，線圈的感抗變大，電容器的容抗變小,因此l3變亮，l2變暗又因?yàn)殡娮柙谥绷骱徒涣麟娐分衅鹣嗤淖饔?，故l1亮度不變,所以選d。1（對(duì)感抗的理解)(多選）在如圖7所示的電路中，l為電感線圈，r為燈泡的電阻值，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無(wú)限大,交流電源的電壓u220sin （100t） v若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100 hz，下列說法正確的是(）圖7a電

9、流表示數(shù)增大 b電壓表示數(shù)增大c燈泡變暗 d燈泡變亮答案bc解析由u220sin （100t) v，可得電源原來(lái)的頻率f hz50 hz,當(dāng)電源頻率由原來(lái)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；燈泡的電阻值r是一定的，電流減小時(shí)，實(shí)際消耗的電功率（pi2r)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uulur,因urir，故電流i減小時(shí)，ur減小因電源電壓的有效值保持不變，故uluur增大,選項(xiàng)b正確2(對(duì)容抗的理解）如圖8所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接

10、在交流電源的兩端，當(dāng)交流電源的頻率增大時(shí) (）圖8a電容器電容增大 b電容器電容減小c燈變暗 d燈變亮答案d解析電容器的電容是由電容器本身的特性決定的，與外加的交流電源的頻率無(wú)關(guān)，選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤當(dāng)交流電源的頻率增大時(shí),電容器充、放電的速度加快，電容器的容抗減小，電流增大,燈變亮3(電阻、感抗、容抗的對(duì)比）如圖9所示,三個(gè)燈泡相同，而且足夠耐壓，電源內(nèi)阻忽略單刀雙擲開關(guān)s接a時(shí)，三個(gè)燈亮度相同,那么s接b時(shí)()圖9a三個(gè)燈亮度相同b甲燈最亮，丙燈不亮c甲燈和乙燈亮度相同,丙燈不亮d只有丙燈不亮，乙燈最亮答案d解析開關(guān)s接a時(shí),甲、乙、丙三個(gè)支路均有交流電通過，開關(guān)s接b時(shí)，電路處于直流工作狀態(tài),

11、電容c“隔直流、通交流”;電感l(wèi)“阻交流、通直流;r對(duì)交流、直流有相同的阻抗可判斷此時(shí)電路中i丙0，i甲不變，i乙增大;又因?yàn)闊襞萘炼扰c功率(pi2r）成正比，所以只有丙燈不亮，乙燈最亮題組一對(duì)感抗的理解1一個(gè)燈泡通過一個(gè)粗導(dǎo)線的線圈與一交流電源相連接，如圖1所示一鐵棒插進(jìn)線圈后，該燈將(）圖1a變亮 b變暗c對(duì)燈的亮度沒影響 d無(wú)法判斷答案b解析在線圈內(nèi)由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，總是阻礙電流變化，正是這種阻礙變化的特性，使線圈產(chǎn)生了感抗加入鐵心改變了電感線圈的自感系數(shù)，使自感系數(shù)增大，感抗增大，降落的電壓增大,燈泡兩端的電壓減小，所以燈變暗2（多選)如圖2所示，輸入端ab的輸入電壓既有

12、直流成分，又有交流成分，以下說法中正確的是(l的直流電阻不為零)（）圖2a直流成分只能從l通過b交流成分只能從r通過c通過r的既有直流成分又有交流成分d通過l的直流成分比通過r的直流成分要大答案cd解析由于線圈l直流電阻不為零，所以有直流通過r，而線圈對(duì)交流有阻礙作用，因此也有交流成分通過r，b錯(cuò)誤,c正確；由于r對(duì)交流也有阻礙作用，所以也有交流成分通過l，a錯(cuò)誤;因?yàn)榫€圈的直流電阻一般都很小，所以通過線圈的直流成分比通過r的要大，d正確題組二對(duì)容抗的理解3（多選）對(duì)交變電流通過電容器的理解正確的是(）a交變電流能夠使電容器極板間的絕緣介質(zhì)變成導(dǎo)體b交變電流定向移動(dòng)的電荷通過電容器兩極板間的絕

13、緣介質(zhì)c交變電流能夠使電容器交替進(jìn)行充電、放電，電路中就有了電流,表現(xiàn)為交變電流通過了電容器d交變電流通過了電容器，實(shí)際上自由電荷并沒有通過電容器極板間的絕緣介質(zhì)（擊穿除外）答案cd解析電流能“通過”電容器，并非自由電荷真的通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)，而是交變電流交替對(duì)電容器充、放電，電路中有了電流，表現(xiàn)為交變電流通過了電容器4有兩個(gè)電容器的電容分別為c15 f和c23 f,分別加在峰值一定的交流電源上,在下列各種情況下，哪一種情況通過電容器的電流最大（)a在c1上所加交變電流頻率為50 hzb在c2上所加交變電流的頻率為50 hzc在c1上所加交變電流的頻率為100 hzd在c2上所加交變

14、電流的頻率為100 hz答案c解析電容越大，電流頻率越大，容抗越小，電流越容易通過電容器c1c2,100 hz50 hz，所以c正確5（多選）如圖3所示，甲、乙兩圖中用交流電源，丙、丁兩圖中用直流電源,各電路圖中燈泡、電容器、電壓表示數(shù)都相同,則下列說法正確的是（)圖3a燈l1比燈l2亮b燈l3也能發(fā)光，但亮度最暗c燈l2和l4亮度相同d燈l4比燈l1亮答案cd解析電壓表示數(shù)相同，說明交流電壓的有效值相同甲圖中電容器與燈l1串聯(lián)，電容器對(duì)電流有阻礙作用；乙圖中電容器與燈l2并聯(lián),電壓表的示數(shù)為燈l2兩端的電壓；丙圖中電容器與燈l3串聯(lián)且是直流電源，電容器“隔直流，通交流”，所以沒有電流流過燈l

15、3，燈l3不亮；丁圖中電容器與燈l4并聯(lián),電壓表的示數(shù)為燈l4兩端的電壓綜合以上分析,c、d兩項(xiàng)正確題組三電阻、感抗、容抗的對(duì)比6如圖4所示，甲、乙是規(guī)格相同的燈泡，接線柱a、b接電壓為u的直流電源時(shí)，無(wú)論電源的正極與哪一個(gè)接線柱相連,甲燈均能正常發(fā)光，乙燈完全不亮當(dāng)a、b接電壓的有效值為u的交流電源時(shí),甲燈發(fā)出微弱的光，乙燈能正常發(fā)光，則下列判斷正確的是(）圖4a與甲燈串聯(lián)的元件x是電容器，與乙燈串聯(lián)的元件y是電感線圈b與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器c與甲燈串聯(lián)的元件x是二極管，與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器d與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件y是二極管答案

16、b解析由a、b接直流電流時(shí)的現(xiàn)象可知，元件x“通直流”,元件y“隔直流,由a、b接交流電源時(shí)的現(xiàn)象可知,元件x“阻交流，元件y“通交流”，根據(jù)電容器和電感線圈的特點(diǎn)，元件x是電感線圈，元件y是電容器，選項(xiàng)b正確7如圖5所示，在電路兩端加上正弦交流電，保持電壓有效值不變，使頻率增大，發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗情況是：燈l1變亮，燈l2變暗，燈l3不變，則m、n、l中所接元件可能是 (）圖5am為電阻，n為電容器,l為電感線圈bm為電感線圈，n為電容器，l為電阻cm為電容器,n為電感線圈,l為電阻dm為電阻，n為電感線圈,l為電容器答案c解析8如圖6所示的電路，有直流和交流成分的電流通過,為了盡量減少r2上的交流成分，應(yīng)(）圖6a選用自感系數(shù)較大的線圈和電容較小的電容器b選用自感系數(shù)較小的線圈和電容較大的電容器c選用自感系數(shù)較小的線圈和電容較小的電容器d選用自感系數(shù)較大的線圈和電容較大的電容器答案d9（多選）某一電學(xué)黑箱內(nèi)可能有電容、電感線圈、定值電阻等元件,在接線柱間以如圖7所示的“z”字形連接（兩接線柱間只有一個(gè)元件）為了確定各元件種類,小華同學(xué)把dis計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的電流傳感器(相當(dāng)于電流表）與一直流電源、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)串聯(lián)后，分別將ab、bc、cd接入電路,閉合開關(guān)，計(jì)算機(jī)顯示的電流隨時(shí)間變化的圖像分別如圖a、b、c所示，則下列判斷中正確的是()圖7aab