人教版 高中物理選修3-2第5章第3節(jié) 電感和電容對交變電流的影響【知識與技能】1、理解為什么電感對交變電流有阻礙作用2、知道用感抗來表示電感對交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關(guān)3、知道交變電流能通過電容器知道為什么電容器對交變電流有阻礙作用4、知道用容抗來表示電容對交變電流阻礙作用的大小，知道容抗與哪些因素有關(guān)【過程與方法】使學生理解如何建立新的物理模型而培養(yǎng)學生處理解決新問題能力【情感態(tài)度與價值觀】1、通過電感和電容對交流電的阻礙作用體會事物的相對性與可變性2、讓學生充分體會通路與斷路之間的辯證統(tǒng)一性3、培養(yǎng)學生尊重事實，實事求是的科學精神和科學態(tài)度【教學重難點】1、交流與直流的區(qū)別2、感抗的概念及影響感抗大小的因素3、容抗的概念及影響容抗大小的因素【教學過程】重難點一、電感線圈對交變電流的作用如圖所示，把帶鐵芯的線圈l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上(實驗中取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等)實驗現(xiàn)象：接通直流電源時，燈泡亮些；接通交流電源時，燈泡暗些(1)產(chǎn)生上述現(xiàn)象說明了什么？該現(xiàn)象是什么原因造成的？(2)實驗表明：調(diào)換線圈的自感系數(shù)越大、交變電流的頻率越高，電感對交變電流的阻礙作用越大，即燈泡越暗為什么線圈的感抗跟線圈的自感系數(shù)和交流電的頻率有關(guān)呢？提示：(1)實驗表明電感對交變電流有阻礙作用交流電通過電感線圈時，電流時刻在改變，電感線圈中必然產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的變化，使燈泡變暗(2)感抗是由自感現(xiàn)象引起的，線圈的自感系數(shù)l越大，自感作用就越大因而感抗越大；交流電的頻率f越高，電流的變化率越大，自感作用也越大，因而感抗也越大電感線圈對交變電流的作用1電感線圈對交變電流的阻礙作用的本質(zhì)交變電流通過線圈時，由于電流時刻都在變化，所以自感現(xiàn)象就不斷地發(fā)生，而自感電動勢總是要阻礙電流的變化，這就是線圈的電感對交變電流的阻礙作用。因此，感抗的產(chǎn)生是由線圈的自感現(xiàn)象引起的。直流電通過線圈時，電流的大小、方向都不變，線圈中不產(chǎn)生自感電動勢，也就沒有感抗。2感抗電感線圈對電流的阻礙作用。感抗用“xl”表示，xl2fl。其中f是交流電的頻率，l是線圈的自感系數(shù)。3感抗與電感的關(guān)系電感線圈對交變電流阻礙作用的大小用感抗來表示，線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，產(chǎn)生的自感電動勢就越大，感抗就越大，對交變電流的阻礙作用也就越大，反之就越小。4兩類扼流圈(1)低頻扼流圈構(gòu)造：閉合鐵芯、繞在鐵芯上的線圈；特點：匝數(shù)多、自感系數(shù)l大、電阻很小。它對低頻交流電流會產(chǎn)生很大的阻礙作用，而對直流電流的阻礙作用則較小，故低頻扼流圈的作用為“阻交流、通直流”。(2)高頻扼流圈構(gòu)造：它的線圈有的是繞在圓柱形的鐵氧體芯上；特點：匝數(shù)少，自感系數(shù)l小。它只對頻率很高的交流電流產(chǎn)生很大的阻礙作用，而對低頻交流電流的阻礙作用較小，故高頻扼流圈的作用為“阻高頻、通低頻”。【總結(jié)提升】電感器在電路中的作用(1)通直流、阻交流直流電(恒定)的電流不變化，不能引起自感現(xiàn)象，所以電感線圈能通直流電；交變電流隨時間變化，電感線圈中必產(chǎn)生自感電動勢以阻礙電流變化，所以電感線圈對交變電流有阻礙作用，這種線圈的自感系數(shù)應(yīng)很大。(2)通低頻、阻高頻對于不同頻率的交變電流來說，同一線圈自感系數(shù)一定，頻率較低的交變電流通過它時，電流變化慢，產(chǎn)生的自感電動勢小，感抗小；高頻交變電流通過它時，電流變化快，產(chǎn)生的自感電動勢大，感抗大，這種線圈的自感系數(shù)較小。【典型例題】(多選)如下圖所示電路中，a、b為兩相同的小燈泡，l為直流電阻為零的電感線圈，下列說法正確的是()a電源為穩(wěn)恒直流電源時，燈泡a、b亮度相同b電源為穩(wěn)恒直流電源時，燈泡a比b亮度大c電源為交流電源時，燈泡a、b亮度相同d電源為交流電源時，燈泡a比b亮度大【答案】ad【解析】當電源為穩(wěn)恒直流電源時，電感線圈相當于導(dǎo)線，則兩燈泡電壓相同，所以亮度相同當電源為交流電源時，電感線圈對電流有阻礙作用，故燈泡a比燈泡b亮，并且交流電的頻率越高，燈泡的亮度相差越明顯重難點二、電容器對交變電流的作用如圖甲、乙所示，把燈泡和電容器串聯(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，觀察燈泡的發(fā)光情況(1)分析電容器能通交流的原因提示：把交流電源接到電容器兩個極板上后，當電源電壓升高時，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；當電源電壓降低時，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)若把圖乙中電容器去掉，變成圖丙所示電路，會發(fā)生什么現(xiàn)象？說明了什么？提示：燈泡變得比乙中亮，說明電容器對交流有阻礙作用(3)在圖乙中，改變電容器的電容和電源頻率，燈泡亮度會有什么變化？提示：電容變大時，燈泡變亮；頻率增大時，燈泡變亮電容器對交變電流的作用1交變電流“通過”電容器的本質(zhì)把交流電源接到電容器兩個極板上后，當電源電壓升高時，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；當電源電壓降低時，電容器放電，原來聚集在極板上的電荷又放出，在電路中形成放電電流。電容器交替進行充電和放電，電路中就有了電流，好像是交流電“通過”了電容器，但實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容抗電容器對交流的阻礙作用。容抗用“xc”表示，xc。其中f是交流電頻率，c是電容器的電容。3容抗與電容的關(guān)系電容器的電容量越大，交變電流的頻率越高，則容抗就越小；反之，電容量越小，交變電流頻率越低，容抗就越大。4電容器對交變電流阻礙作用的實質(zhì)當交變電流“通過”電容器時，給電容器充電或放電，使電容器兩極板間形成和原電壓相反的電壓，阻礙電流變化。【總結(jié)提升】電容器在電路中的作用(1)“隔直流、通交流”的作用：因為電容器兩極板間是絕緣的，所以有“隔直流”作用，而對交變電流，電容器交替進行充電、放電，電路中就有了電流，所以有“通交流”作用，如隔直電容器。(2)“阻低頻、通高頻”的作用：電容較小的電容器，對高頻交流電的容抗小，阻礙小；對低頻交流電的容抗大、阻礙大，因此這種電容器用來“阻低頻、通高頻”，如高頻旁路電容器。電阻、感抗、容抗的比較電阻感抗容抗產(chǎn)生的原因定向移動的自由電荷與不動的離子間的碰撞電感線圈的自感現(xiàn)象阻礙電流的變化電容器兩極板上積累的電荷對向這個方向定向移動的電荷的反抗作用在電路中的特點對直流、交流均有阻礙作用只對變化的電流有阻礙作用，如交變電流不能通直流，只能通變化的電流。對直流的阻礙作用無限大，對交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大決定因素由導(dǎo)體本身(長短、粗細、材料)決定，與溫度有關(guān)由線圈本身的自感系數(shù)和交流電流的頻率f決定由電容的大小和交流電流的頻率決定電能的轉(zhuǎn)化與做功電流通過電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場能往復(fù)轉(zhuǎn)化【典型例題】如下圖所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在