人教物理選修3-2第五章電感和電容對(duì)交變電流的影響

1、5.35.3電感和電容對(duì)交流電流的影響電感和電容對(duì)交流電流的影響回顧：回顧： 演示演示LSLS如圖，把帶鐵芯的線圈如圖，把帶鐵芯的線圈L與小燈泡串聯(lián)起來，先與小燈泡串聯(lián)起來，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源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。上。取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等。觀察兩種情況下燈泡的亮度。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什觀察兩種情況下燈泡的亮度。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？么？演示實(shí)驗(yàn)一：演示實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材:學(xué)生電源、規(guī)格相同的小燈學(xué)生電源、規(guī)格相同的小燈泡兩個(gè)、線圈、滑動(dòng)變泡兩個(gè)、線圈、滑動(dòng)變 阻器、雙刀雙阻器、雙刀雙擲開

2、關(guān)。擲開關(guān)。LR R=RL實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：接通直流接通直流,選擇適當(dāng)?shù)碾妷哼x擇適當(dāng)?shù)碾妷褐抵?觀察到什么現(xiàn)象觀察到什么現(xiàn)象,說明了什么說明了什么道理道理? 現(xiàn)象現(xiàn)象:兩燈泡的亮度相同兩燈泡的亮度相同.說明說明:線圈對(duì)直流沒有影響線圈對(duì)直流沒有影響!接通交流接通交流,選擇適當(dāng)?shù)碾妷褐颠x擇適當(dāng)?shù)碾妷褐?觀察觀察到什么現(xiàn)象到什么現(xiàn)象,說明了什么道理說明了什么道理?現(xiàn)象現(xiàn)象:和線圈連接的燈泡比較暗和線圈連接的燈泡比較暗.說明說明:線圈對(duì)交流有阻礙作用線圈對(duì)交流有阻礙作用!思考:為什么為什么線圈對(duì)直流線圈對(duì)直流沒影響而對(duì)沒影響而對(duì)交流有影響交流有影響呢呢? 1 1）感抗感抗: :反映反映電感對(duì)交變電

3、流的阻礙作用的大小。電感對(duì)交變電流的阻礙作用的大小。 2 2）決定感抗大小的因素：）決定感抗大小的因素： 線圈的自感系數(shù)線圈的自感系數(shù)交流電的頻率交流電的頻率1、電感對(duì)交變電流的阻礙作用：、電感對(duì)交變電流的阻礙作用：3 3成因：由于交變電流是不斷變化的，所以在電感上產(chǎn)生自感成因：由于交變電流是不斷變化的，所以在電感上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)是阻礙電流變化的。電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)是阻礙電流變化的。注：感抗的大小不僅與線圈構(gòu)造有關(guān)，而且與通過的交流電（頻率注：感抗的大小不僅與線圈構(gòu)造有關(guān)，而且與通過的交流電（頻率）有關(guān)。這表現(xiàn)了交流與直流不同的特性。）有關(guān)。這表現(xiàn)了交流與直流不同的特性。注注、電感

4、對(duì)直流電沒有阻礙作用，對(duì)、電感對(duì)直流電沒有阻礙作用，對(duì)交流電有阻礙作用交流電有阻礙作用。通直流、阻交流通直流、阻交流線圈的線圈的自感系數(shù)越大自感系數(shù)越大、交流頻率越高交流頻率越高,電感對(duì)交流的阻礙作用就越電感對(duì)交流的阻礙作用就越大大,線圈的線圈的感抗就越大感抗就越大. 扼流圈：(1)低頻扼流圈：低頻扼流圈：(2)高頻扼流圈：高頻扼流圈：3、扼流圈、扼流圈構(gòu)造構(gòu)造：線圈繞在鐵心上，匝數(shù)多：線圈繞在鐵心上，匝數(shù)多 自感系數(shù)大自感系數(shù)大，感抗大，感抗大作用作用：“通直流通直流、阻交流阻交流” 構(gòu)造構(gòu)造：線圈繞在鐵氧體上，匝數(shù)少：線圈繞在鐵氧體上，匝數(shù)少 自感系數(shù)小自感系數(shù)小，感抗小，感抗小 作用：作

5、用：“通低頻通低頻，阻高頻阻高頻” R1R2LR2兩端直流電兩端直流電壓與壓與R1兩端大兩端大約相等，交流約相等，交流電壓比電壓比R1兩端兩端小得多小得多 請(qǐng)同學(xué)們分析一下，請(qǐng)同學(xué)們分析一下，低頻扼流圈低頻扼流圈對(duì)對(duì)高頻交流高頻交流電電是否有是否有顯著顯著的阻礙作用？的阻礙作用？高頻扼流圈高頻扼流圈對(duì)對(duì)低頻交低頻交流電流電是否有是否有顯著顯著的阻礙作用？的阻礙作用？ 有有無無學(xué)以致用學(xué)以致用：)(100sin2220Vtu若保持電壓的有效值不變，只將電源若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為頻率改為100HZ，下列說法正確的有，下列說法正確的有:如圖所示電路中，如圖所示電路中，L為電感線圈，

6、為電感線圈，R為為燈泡，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻燈泡，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓為：無限大，交流電源的電壓為：A.電流表示數(shù)增大電流表示數(shù)增大 B.電壓表示數(shù)增大電壓表示數(shù)增大C.燈泡變暗燈泡變暗 D.燈泡變亮燈泡變亮RL( BC )SC 演示演示如圖，把小燈泡與電容器串聯(lián)起來，先把它們接如圖，把小燈泡與電容器串聯(lián)起來，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源上。觀察到直流電源上，再把它們接到交流電源上。觀察兩種情況下燈泡的發(fā)光情況。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什兩種情況下燈泡的發(fā)光情況。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？么？SCSSC如果把電容器從電路中取下來如果把電容器從電路中取下來,直接

7、與直接與交流電源相連交流電源相連,觀察燈泡的亮暗情況觀察燈泡的亮暗情況 演示演示+-實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材：學(xué)生電源、小燈泡、：學(xué)生電源、小燈泡、電容器電容器(470uF)、雙刀雙擲開關(guān)。、雙刀雙擲開關(guān)。實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：接通直流，觀察到什么現(xiàn)象，說接通直流，觀察到什么現(xiàn)象，說明了什么道理？明了什么道理？現(xiàn)象：現(xiàn)象：燈泡不亮。燈泡不亮。解釋：接交變電流時(shí)，自由電荷并解釋：接交變電流時(shí)，自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣電沒有通過電容器兩極板間的絕緣電介質(zhì)，只是在交變電壓的作用下，介質(zhì)，只是在交變電壓的作用下，電容器交替進(jìn)行充、放電，電路中電容器交替進(jìn)行充、放電，電路中就有了電流。就有了電流。

8、演示實(shí)驗(yàn)二：演示實(shí)驗(yàn)二：說明：說明：直流電不能通過電容器。直流電不能通過電容器。接通交流接通交流,觀察到什么現(xiàn)象觀察到什么現(xiàn)象,說說明了什么道理明了什么道理?現(xiàn)象現(xiàn)象:燈泡變亮燈泡變亮.說明說明:交流電能交流電能“通過通過”電容器電容器.思考：思考：電容器兩極電容器兩極板被絕緣電介質(zhì)隔板被絕緣電介質(zhì)隔開了，為什么有電開了，為什么有電流通過燈泡？流通過燈泡？電容器有電容器有“通交流，隔直流通交流，隔直流”的作用。的作用。 教學(xué)過程 三 電容器對(duì)交變電流的阻礙作用 演示實(shí)驗(yàn)4 觀察電容器對(duì)交變電流的阻礙作用 觀察比較有、無電容器時(shí)的現(xiàn)象；教學(xué)過程 改變電容數(shù)值時(shí)的現(xiàn)象； 改變交變電流的頻率時(shí)的現(xiàn)象

9、 現(xiàn)象： 有電容時(shí)燈變暗； 電容越大，燈越亮； 頻率越高，燈越亮 (1)反映電容對(duì)交流的阻礙作用反映電容對(duì)交流的阻礙作用 電容越大，交流的頻率越高電容越大，交流的頻率越高，電容器對(duì)交流，電容器對(duì)交流的阻礙作用就越小，的阻礙作用就越小，容抗越小容抗越小。fCXC21 *具體關(guān)系：具體關(guān)系：多學(xué)一點(diǎn)多學(xué)一點(diǎn)(2)影響容抗大小的因素影響容抗大小的因素電容器的電容電容器的電容C交變電流的頻率交變電流的頻率f學(xué)以致用學(xué)以致用:如圖所示，平行板電容器如圖所示，平行板電容器與燈泡串聯(lián)后接在交變電與燈泡串聯(lián)后接在交變電源上，燈泡正常發(fā)光，則源上，燈泡正常發(fā)光，則（ ）B.增大交變電流的頻率增大交變電流的頻率,

10、燈泡將變暗燈泡將變暗.A.將介質(zhì)板插入電容器中將介質(zhì)板插入電容器中,燈泡將變暗燈泡將變暗.C.把電容器極板間距拉開一些把電容器極板間距拉開一些,燈泡將變暗燈泡將變暗.D.把電容器兩極板錯(cuò)開一些把電容器兩極板錯(cuò)開一些,燈泡將變暗燈泡將變暗.CDkdsC43、應(yīng)用、應(yīng)用(1)隔直電容：隔直電容：隔直流，通交流隔直流，通交流。 CR自自前前級(jí)級(jí)輸輸入入向向后后級(jí)級(jí)輸輸出出 在電子技術(shù)中，聲音、圖像等信號(hào)都有要變?cè)陔娮蛹夹g(shù)中，聲音、圖像等信號(hào)都有要變成交流來處理。微弱的信號(hào)電流往往需要經(jīng)過幾成交流來處理。微弱的信號(hào)電流往往需要經(jīng)過幾級(jí)放大，在某級(jí)放大之后，要把信號(hào)送到下級(jí)，級(jí)放大，在某級(jí)放大之后，要把

11、信號(hào)送到下級(jí)，但兩級(jí)的直流工作狀態(tài)不能相互影響。這時(shí)可以但兩級(jí)的直流工作狀態(tài)不能相互影響。這時(shí)可以在兩級(jí)之間接入左圖所示的電路在兩級(jí)之間接入左圖所示的電路,圖中的電容器圖中的電容器稱為稱為耦合電容器耦合電容器。 說一說，這個(gè)電路怎樣說一說，這個(gè)電路怎樣起到起到“隔直流，通交流隔直流，通交流”。P38問題與練習(xí)問題與練習(xí)2 (2)高頻旁路電容高頻旁路電容：通高頻，阻低頻通高頻，阻低頻。 C自自前前級(jí)級(jí)輸輸入入向向后后級(jí)級(jí)輸輸出出 低頻低頻高頻高頻 在電子技術(shù)中，從某一裝置輸出的交流常常在電子技術(shù)中，從某一裝置輸出的交流常常既有高頻成分，又有低頻成分。如果只需要把低既有高頻成分，又有低頻成分。如果

12、只需要把低頻成分輸送到下一級(jí)裝置，可以在一級(jí)電路的輸頻成分輸送到下一級(jí)裝置，可以在一級(jí)電路的輸入端并聯(lián)一個(gè)電容器。這樣，進(jìn)入下一級(jí)的高頻入端并聯(lián)一個(gè)電容器。這樣，進(jìn)入下一級(jí)的高頻成分就很少了。這中電容器成分就很少了。這中電容器叫做叫做高頻旁路電容器高頻旁路電容器。 說一說，這個(gè)電容器怎說一說，這個(gè)電容器怎樣起到高頻旁路作用。樣起到高頻旁路作用。3.應(yīng)用應(yīng)用（1）隔直電容）隔直電容C大：大：隔直，通交，通低更通高隔直，通交，通低更通高（2）高頻旁路電容）高頻旁路電容C小：讓高頻交流信號(hào)通?。鹤尭哳l交流信號(hào)通過電容，而將低頻信號(hào)送到下一級(jí)。過電容，而將低頻信號(hào)送到下一級(jí)。作用：作用：通高，阻低，低

13、頻進(jìn)下級(jí)高頻進(jìn)電容。通高，阻低，低頻進(jìn)下級(jí)高頻進(jìn)電容。通交流、隔直流，通高頻、阻低頻通交流、隔直流，通高頻、阻低頻。小結(jié)：小結(jié)：通直流通直流 ，阻交流阻交流 低頻扼流圈（低頻扼流圈（L大）大） 通低頻，通低頻， 阻高頻阻高頻 高頻扼流圈（高頻扼流圈（L?。┬。?通交流通交流 ，隔隔直流直流 隔直電容器隔直電容器 通高頻通高頻 ，阻低頻，阻低頻 高頻旁路電容器高頻旁路電容器(C小小)如圖所示電路中，三只電燈的亮度相如圖所示電路中，三只電燈的亮度相同，如果交流電的頻率增大，三盞電同，如果交流電的頻率增大，三盞電燈的亮度將如何改變？為什么？燈的亮度將如何改變？為什么？ 燈燈L L1 1變暗變暗燈燈L

14、 L2 2變亮變亮燈燈L L3 3亮度不變亮度不變L L1 1L LC CR RL L2 2L L3 31、有一電阻極小的導(dǎo)線繞制成線圈接在交流電上，有一電阻極小的導(dǎo)線繞制成線圈接在交流電上，如果電源電壓峰值保持不變，比較下面哪種情況，如果電源電壓峰值保持不變，比較下面哪種情況，通過線圈的電流最小通過線圈的電流最小( )A、所加電源頻率為、所加電源頻率為50 HzB、所加電源頻率為、所加電源頻率為100 HzC、所加電源頻率為、所加電源頻率為50 Hz，減少線圈匝數(shù)，減少線圈匝數(shù)D、在線圈中加入鐵芯，所加電源頻率為、在線圈中加入鐵芯，所加電源頻率為 100 HzD發(fā)散練習(xí)發(fā)散練習(xí)2、有兩個(gè)電容

15、分別為有兩個(gè)電容分別為C1=5 F,C2=3 F的兩電容器，分別加在峰值一定的交流的兩電容器，分別加在峰值一定的交流電源上，比較下列哪種情況通過電容器電源上，比較下列哪種情況通過電容器的電流最大的電流最大( )A、在、在C1上加上加f=50 Hz的交變電流的交變電流B、在、在C2上加上加f=50 Hz的交變電流的交變電流C、在、在C1上加上加f=60 Hz的交變電流的交變電流D、在、在C2上加上加f=60 Hz的交變電流的交變電流C 例例1、如圖所示，從如圖所示，從ab端輸入的端輸入的交流含有高頻和低頻成分，為交流含有高頻和低頻成分，為了使了使R上盡可能少地含有高頻成上盡可能少地含有高頻成分，

16、采用圖示電路，其分，采用圖示電路，其L的作用的作用是是_，C的作用是的作用是_。解析：解析：因因L有有“通低頻、通低頻、阻高頻阻高頻”的特點(diǎn)，因的特點(diǎn)，因此此L的作用是阻擋高頻成分；而通過的作用是阻擋高頻成分；而通過L后還有少后還有少量的高頻成分，利用量的高頻成分，利用C“通高頻通高頻、阻低頻、阻低頻”的特的特點(diǎn)點(diǎn),使絕大部分高頻成分從使絕大部分高頻成分從C流過。流過。RLCab R1R2L說一說說一說 (閱讀閱讀P38 )阻高頻阻高頻通高頻通高頻 R2LC大電容大電容例例2、如圖所示，線圈的自感系數(shù)、如圖所示，線圈的自感系數(shù)L和電容器的和電容器的電容電容C都很小都很小(如如L100H，C10

17、0pF)。此電。此電路的主要作用是路的主要作用是( ) A阻直流、通交流，輸出交流阻直流、通交流，輸出交流 B阻交流、通直流，輸出直流阻交流、通直流，輸出直流 C阻低頻、通高頻，輸出高頻交變電流阻低頻、通高頻，輸出高頻交變電流 D阻高頻、通低頻，輸出低頻交變電流和阻高頻、通低頻，輸出低頻交變電流和直流電直流電D例例3、如圖所示，當(dāng)交流電源的電壓、如圖所示，當(dāng)交流電源的電壓(有效值有效值) U220V、頻率、頻率f50Hz時(shí)，三只燈時(shí)，三只燈A、B、C的亮度的亮度相同相同(L無直流電阻無直流電阻)。(1)將交流電源的頻率變?yōu)閷⒔涣麟娫吹念l率變?yōu)閒100Hz，則，則( )(2)將電源改為將電源改為

18、U220V的直流電源，則的直流電源，則 ( ) AA燈比原來亮燈比原來亮 BB燈比原來亮燈比原來亮 CC燈和原來一樣亮燈和原來一樣亮 DC燈比原來亮燈比原來亮 AC BCRCLABC解析：解析：因線圈自感系數(shù)很小，所以對(duì)低頻成分的因線圈自感系數(shù)很小，所以對(duì)低頻成分的阻礙作用很小，這樣直流和低頻成分能順阻礙作用很小，這樣直流和低頻成分能順利通過殘留，電容器并聯(lián)在電路中，起旁利通過殘留，電容器并聯(lián)在電路中，起旁路作用，因電容路作用，因電容C C很小，對(duì)低頻成分的阻礙很小，對(duì)低頻成分的阻礙作用很大，而對(duì)部分通過線圈的高頻成分作用很大，而對(duì)部分通過線圈的高頻成分阻礙作用很小，最終輸出的是低頻交流和阻礙

19、作用很小，最終輸出的是低頻交流和直流直流所以，正確選項(xiàng)為所以，正確選項(xiàng)為D D后級(jí)輸入后級(jí)輸入前級(jí)輸出前級(jí)輸出鞏固練習(xí)鞏固練習(xí) 1.1.在電子技術(shù)中，從某一裝在電子技術(shù)中，從某一裝置輸出的電流常常既有交流成置輸出的電流常常既有交流成分，又有直流成分。如果只需分，又有直流成分。如果只需要把交流成分輸送到下一級(jí)裝要把交流成分輸送到下一級(jí)裝置，只要在兩級(jí)電路之間接入置，只要在兩級(jí)電路之間接入一個(gè)電容器（稱做隔直電容器一個(gè)電容器（稱做隔直電容器）就可以了。電容器應(yīng)并聯(lián)還）就可以了。電容器應(yīng)并聯(lián)還是串聯(lián)接入電路？右圖所示的是串聯(lián)接入電路？右圖所示的接法對(duì)嗎？為什么？接法對(duì)嗎？為什么？答：電容器應(yīng)串聯(lián)接入

20、電路，圖示接法是正確的。答：電容器應(yīng)串聯(lián)接入電路，圖示接法是正確的。由于電容器串聯(lián)接入電路，直流成分不能通過，由于電容器串聯(lián)接入電路，直流成分不能通過，而交流成分可以通過電容器被輸出到下一級(jí)裝置。而交流成分可以通過電容器被輸出到下一級(jí)裝置。后級(jí)輸入后級(jí)輸入前級(jí)輸出前級(jí)輸出鞏固練習(xí)鞏固練習(xí) 1.1.在電子技術(shù)中，從某一裝在電子技術(shù)中，從某一裝置輸出的電流常常既有交流成置輸出的電流常常既有交流成分，又有直流成分。如果只需分，又有直流成分。如果只需要把交流成分輸送到下一級(jí)裝要把交流成分輸送到下一級(jí)裝置，只要在兩級(jí)電路之間接入置，只要在兩級(jí)電路之間接入一個(gè)電容器（稱做隔直電容器一個(gè)電容器（稱做隔直電容

21、器）就可以了。電容器應(yīng)并聯(lián)還）就可以了。電容器應(yīng)并聯(lián)還是串聯(lián)接入電路？右圖所示的是串聯(lián)接入電路？右圖所示的接法對(duì)嗎？為什么？接法對(duì)嗎？為什么？答：電容器應(yīng)串聯(lián)接入電路，圖示接法是正確的。答：電容器應(yīng)串聯(lián)接入電路，圖示接法是正確的。由于電容器串聯(lián)接入電路，直流成分不能通過，由于電容器串聯(lián)接入電路，直流成分不能通過，而交流成分可以通過電容器被輸出到下一級(jí)裝置。而交流成分可以通過電容器被輸出到下一級(jí)裝置。 2.2.在電子技術(shù)中，從某一在電子技術(shù)中，從某一裝置輸出的交流常常既有高頻裝置輸出的交流常常既有高頻成分，又有低頻成分。如果只成分，又有低頻成分。如果只需要把低頻成分輸送到下一級(jí)需要把低頻成分輸送

22、到下一級(jí)裝置，只要在下一級(jí)電路的輸裝置，只要在下一級(jí)電路的輸入端并聯(lián)一個(gè)電容器就可以達(dá)入端并聯(lián)一個(gè)電容器就可以達(dá)到目的（如右圖）。具有這種到目的（如右圖）。具有這種用途的電容器叫做高頻旁路電用途的電容器叫做高頻旁路電容器。請(qǐng)說明它的工作原理。容器。請(qǐng)說明它的工作原理。后級(jí)輸入后級(jí)輸入前級(jí)輸出前級(jí)輸出答：電容器對(duì)高頻成分的容抗小，對(duì)低頻成分的容抗大，答：電容器對(duì)高頻成分的容抗小，對(duì)低頻成分的容抗大，如圖這樣聯(lián)接，高頻成分就通過如圖這樣聯(lián)接，高頻成分就通過“旁路旁路”的電容器，而低的電容器，而低頻成分輸送到下一級(jí)裝置。頻成分輸送到下一級(jí)裝置?？梢姡涸陔娮蛹夹g(shù)中，電容廣泛應(yīng)用?？梢姡涸陔娮蛹夹g(shù)中，電容廣泛應(yīng)用。例例1、如圖所示，從、如圖所示，從ab端輸入的交流含有高頻和低頻端輸入的交流含有高頻和低頻成分，為了使成分，為了使R上盡可能上盡可能少少地含有高頻成分，采用圖地含有高頻成分，采用圖示電路，其示電路，其L的作用是的作用是_，C的作用的作用是是_。 解析：因解析：因L有有“通低頻、通低