浙江省版高中物理 第五章 交变电流 第3课时 电感和电容对交变电流的影响学案 新人.docx
- 文档编号:17798422
- 上传时间:2023-08-03
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:108.88KB
浙江省版高中物理 第五章 交变电流 第3课时 电感和电容对交变电流的影响学案 新人.docx
《浙江省版高中物理 第五章 交变电流 第3课时 电感和电容对交变电流的影响学案 新人.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《浙江省版高中物理 第五章 交变电流 第3课时 电感和电容对交变电流的影响学案 新人.docx(17页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
浙江省版高中物理第五章交变电流第3课时电感和电容对交变电流的影响学案新人
第3课时 电感和电容对交变电流的影响
[研究选考·把握考情]
知识内容
电感和电容对交变电流的影响
考试要求
加试b
教学要求
1.知道电感器对交变电流有阻碍作用
2.知道电感器对交变电流的阻碍作用与电感器的自感系数、交变电流的频率有关
3.知道电感器具有“阻交流、通直流”和“阻高频、通低频”的特点
4.知道交变电流能“通过”电容器的本质是电容器交替地进行充、放电
5.知道电容器对交变电流的阻碍作用与电容器的电容、交变电流的频率有关
6.知道电容器具有“隔直流、通交流”和“阻低频、通高频”的特点
7.能利用电感器、电容器的特点定性分析简单的问题
8.进一步认识交变电流与直流的区别
说明
不要求知道感抗、容抗的概念
知识点一 电感器对交变电流的阻碍作用
[基础梳理]
1.实验探究:
(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)实验电路:
取直流电源的电压与交流电压的有效值相等。
(3)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。
(两个空均选填“亮些”或“暗些”)
(4)实验结论:
电感线圈对交变电流有阻碍作用。
2.影响电感对交变电流阻碍作用强弱的因素
线圈的自感系数越大,交流的频率越高,对交变电流的阻碍作用越强。
3.电感线圈的类型及应用
类型
区别
低频扼流圈
高频扼流圈
自感系数
较大
较小
特性
通直流、阻交流
通直流、通低频、阻高频
[要点精讲]
1.阻碍作用产生的原因:
交变电流通过电感器时,由于电流时刻都在变化,因此在线圈中就会产生自感电动势,而自感电动势总是阻碍原电流的变化,故电感器对交变电流产生阻碍作用。
2.影响阻碍作用大小的因素
阻碍作用的大小由线圈的自感系数L和交变电流的频率f共同决定。
【例1】在如图1所示的电路中,L为电感线圈,D为灯泡,电流表的内阻为0,电压表的内阻无限大,交流电源的电压为u=220
sin(100πt)V。
若保持电压的有效值不变,只将电源的频率改为100Hz,下列说法中正确的是( )
图1
A.电流表的示数增大B.电压表的示数增大
C.灯泡变暗D.灯泡变亮
解析 由u=220
sin100πtV,可得电源原来的频率为f=
=
Hz=50Hz,当电源的频率由原来的50Hz增大为100Hz时,线圈的阻碍作用增大,在电压不变的情况下,电路中的电流减小,选项A错误;灯泡D的电阻是一定的,电流减小时,灯泡D实际消耗的电功率P=I2R减小,灯泡D变暗,选项C正确,选项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D两端的电压为UD,则电源电压的有效值为U=UL+UD,因UD=IR,故电流I减小时,UD减小,因电源电压的有效值保持不变,故UL=U-UD增大,选项B正确。
答案 BC
【跟踪训练1】一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接,如图2所示,一块铁插进线圈之后,该灯将( )
图2
A.变亮B.变暗
C.没有影响D.无法判断
解析 在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势总是反抗电流变化。
正是这种反抗变化的特性(电惰性)使线圈产生了对交变电流的阻碍作用。
加入铁芯改变了电感的自感系数,自感系数增大,对交变电流的阻碍作用增大,线圈的电压增大,灯泡上的电压减小,所以灯变暗,B项正确。
答案 B
【跟踪训练2】如图3是可调灯泡亮度的台灯电路示意图,其中电路更合理的是________。
图3
解析 乙中调节L可达到调节台灯两端电压的作用,从而调节台灯的亮度。
甲图也可调节台灯的亮度,但变阻器要消耗电能,故甲图不合理。
答案 乙
知识点二 电容器对交变电流的阻碍作用
[基础梳理]
1.交变电流能够通过电容器:
(1)实验电路(如图4):
图4
(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.影响电容器对交变电流阻碍作用大小的因素
电容器的电容越大,交流的频率越高,阻碍作用越小。
3.电容器在电路中的作用
特性:
电容器具有“隔直流、通交流”的作用。
[要点精讲]
1.交变电流“通过”电容器的原因及阻碍的成因
(1)当接到交流电源上时,电源使导线中的自由电荷向某一方向定向移动,对电容器进行“充放电”。
即交变电流“通过”电容器。
(2)电容器在充放电的过程中,电容器两极板上聚集着等量异种电荷,从而在两极板间存在着电场,此电场的电场力阻碍着电荷的定向移动,其表现就是电容器在交变电流通过时的阻碍作用。
2.对影响阻碍作用大小因素的理解
(1)电容器的电容:
电容器的电容越大,电容器容纳电荷的本领就越大,即在容纳相同电荷的情况下,电容大时电压小,电场力对电荷充电时的阻碍作用力就小,所以阻碍作用就小。
(2)交流的频率:
交流的频率越高,充电和放电的时间就短,相同电路电容器上聚集的电荷就少,电容器所达到的电压就小,排斥充电和放电的电场力就小,所以阻碍作用就小。
【例2】如图5所示,电路由交流电源供电,最大电压保持不变,如果交变电流的频率升高,则下列说法中正确的是( )
图5
A.电容器上的电荷量最大值增大
B.电容器的容抗增大
C.电路中灯泡的亮度变亮
D.电路中灯泡的亮度变暗
解析 当交变电流的频率升高时,电容器的阻碍作用减小,灯泡的亮度变亮,灯泡两端的电压变大,故选项C正确,选项B、D错误;由Q=CU可知,选项A错误。
答案 C
名师点睛 交变电流不同于直流,交变电流能“通过”电容器,所以灯泡会亮。
交变电流的频率改变,电容器的阻碍作用改变,电容器两端的电压变化,灯泡两端的电压也随着变化。
【跟踪训练3】在如图6所示电路中,u是有效值为220V的交流电源,C是电容器,R是电阻,关于交流电压表的示数,下列说法中正确的是( )
图6
A.等于220V B.大于220V
C.小于220V D.等于零
解析 虽然交变电流能通过电容器,但也受到阻碍作用,电容器与电阻串联,根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压,电压表测的是电阻两端的电压,C正确。
答案 C
【跟踪训练4】在如图7所示电路中,a、b两端连接的交流电源既含高频交流,又含低频交流;L是一个25mH的高频扼流圈,C是一个100pF的电容器,R是负载电阻。
下列说法中正确的是( )
图7
A.L的作用是“通低频,阻高频”
B.C的作用是“通交流,隔直流”
C.C的作用是“通高频,阻低频”
D.通过R的电流中,低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比
解析 L是一个自感系数很小的高频扼流圈,其作用是“通低频,阻高频”,选项A正确;C是一个电容很小的电容器,在题图所示电路中,对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗,其作用是“通高频,阻低频”,选项C正确;因电路中无直流电流,选项B错误;由于L对高频交流的阻碍作用和C对高频交流的旁路作用,使得通过R的电流中,低频交流所占的百分比远大于高频交流所占的百分比,选项D正确。
答案ACD
1.直流电源的电压与交流电源电压的有效值相同,自感线圈的直流电阻不计,则灯泡发光最亮的是图中的( )
解析 电容器、电感线圈都对交变电流有阻碍作用,故A、B两图中灯不是最亮的;C图中灯泡被短路,不亮;D图中电容器C有隔直流作用,所以D中灯泡最亮,故选项D正确。
答案 D
2.关于电阻、电感器、电容器对电流阻碍作用的说法正确的是( )
A.电阻对直流和交变电流的阻碍作用相同
B.电感对直流和交变电流均有阻碍作用
C.电容器两极板间是绝缘的,故电容器支路上没有电流通过
D.交变电流的频率增加时,电阻、电感器、电容器的阻碍作用变化情况相同
解析 电阻的阻碍作用对直流电和交变电流相同,选项A正确;纯电感线圈对直流电没有阻碍作用,对交变电流有阻碍作用,选项B错误;由于电容器不断地充放电,电路中存在充电电流和放电电流,选项C错误;电阻的阻值与交变电流的频率无关,电感器对交流的阻碍作用随交变电流频率的增大而增大,电容器对交流的阻碍作用随交变电流频率的增大而减小,选项D错误。
答案 A
3.如图8所示,A、B两灯泡完全相同,两自感线圈(电阻不计)也完全相同,直流电源电压与交流电源电压的有效值相等,且与灯泡的额定电压相等,闭合开关S后( )
图8
A.A比B亮
B.A比B暗
C.A、B亮度相同
D.实验表明电感对交变电流有阻碍作用
解析 实验结果是A比B亮,选项A正确,选项B、C错误;该实验表明电感对交变电流有阻碍作用,选项D正确。
答案 AD
4.如图9所示,A、B两灯泡完全相同,两电容器也完全相同,直流电源电压与交流电源电压有效值相等,且与灯泡的额定电压相等,闭合开关S后( )
图9
A.A正常发光
B.直流电不能通过电容器
C.B灯发光表明交变电流能够通过电容器
D.交变电流通过电容器的实质是电容器不断充电、放电,并不是真正流过电容器
解析 含有电容器的直流电路为断路,故A灯不亮,选项A错误;直流电不能通过电容器,选项B正确;B灯发光表明交变电流能够通过电容器,选项C正确;交变电流通过电容器的实质是电容器不断充电、放电,并不是真正流过电容器,选项D正确。
答案 BCD
5.如图10所示,三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联,再将三者并联,接在“220V 100Hz”的交变电压两端,三只灯泡亮度相同。
若将交变电压改为“220V 50Hz”,则( )
图10
A.三只灯泡亮度不变
B.三只灯泡都将变亮
C.a亮度不变,b变亮,c变暗
D.a亮度不变,b变暗,c变亮
解析 当交变电流的频率变小时,线圈的感抗变小,电容器的容抗变大,因此b变亮,c变暗,又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用,故a灯亮度不变,C正确。
答案C
选择题(在每小题给出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。
)
1.有关电感对交变电流的影响的以下说法中,正确的是( )
A.电感对交变电流有阻碍作用
B.电感对交变电流阻碍作用的大小与交变电流的频率无关
C.电感对某一交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数无关
D.线圈的自感系数越大,交变电流的频率越高,电感对交变电流的阻碍作用就越大
解析 电感对交变电流有阻碍作用,A项正确;其阻碍作用的大小与交流的频率有关,与线圈的自感系数有关,自感系数越大,频率越高,对交变电流的阻碍作用越大,B、C项错误,D项正确。
答案 AD
2.有两个电容分别为C1=5μF,C2=3μF的电容器,分别加在峰值一定的交流电源上,下列情况下通过电容器的电流最大的是( )
A.在C1上加f=50Hz的交变电流
B.在C2上加f=50Hz的交变电流
C.在C1上加f=60Hz的交变电流
D.在C2上加f=60Hz的交变电流
解析 频率越大,电容器对交变电流的阻碍作用越小,电容越大,阻碍作用越小,故C项正确。
答案 C
3.如图1所示,甲、乙两图中用交流电源,丙、丁两图中用直流电源,各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同,则下列说法正确的是( )
图1
A.灯L1比灯L2亮
B.灯L3也能发光,但亮度最暗
C.灯L2和L4亮度相同
D.灯L4比灯L1亮
解析 电压表示数相同,说明直流电压和交变电流的有效值相同。
甲图中电容器与灯L1串联,电容器对电流有阻碍作用;乙图中电容器与灯L2并联,交变电流全部通过灯L2;丙图中电容器与灯L3串联且是直流电源,电容器隔直流,所以没有电流流过灯L3,灯L3不亮;丁图中电容器与灯L4并联,电流全部流过灯L4。
综合以上分析,C、D两项正确。
答案 CD
4.如图2所示,线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小(如L=1mH,C=200pF),此电路的重要作用是( )
图2
A.阻直流通交流,输出交流
B.阻交流通直流,输出直流
C.阻低频通高频,输出高频交流
D.阻高频通低频,输出低频交流和直流
解析 因线圈自感系数L很小,所以对低频成分的阻碍作用很小,这样直流和低频成分能顺利通过线圈;电容器并联在电路中,起旁路作用,因电容C很小,对低频成分的阻碍作用很大,而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小,被它旁路,最终输出的是低频交流和直流。
答案 D
5.如图3所示,交流电源的电压有效值跟直流电压相等,当将双刀双掷开关接到直流电源上时,灯泡的实际功率为P1,而将双刀双掷开关接在交流电源上时,灯泡的实际功率为P2,(线圈的直流电阻不计)则( )
图3
A.P1=P2 B.P1>P2
C.P1 解析 接在直流电源上时,线圈对直流没有阻碍作用,电能全部转化为小灯泡的内能。 而当双刀双掷开关接在交流电源上时,线圈对电流有阻碍作用,因此电能除转化成灯泡的内能外,还有一部分电能与磁场能往复转化。 因此P1>P2,故B正确。 答案 B 6.如图4所示,两个同学利用图示装置做实验,第一位同学使ab在导轨上匀速运动,第二位同学使ab在导轨上做变速运动,但两位同学对ab杆做的功一样多,第一位同学的方法使小灯泡消耗的电能为W1,第二位同学的方法使小灯泡消耗的电能为W2,它们相比较( ) 图4 A.W1=W2B.W1>W2 C.W1 解析 匀速运动时,产生的感应电动势是恒定的,感应电流也是恒定的,线圈对恒定电流的阻碍作用几乎为零,所以通过小灯泡的电流大,消耗的电能多;当ab做变速运动时,产生的感应电动势是变化的,感应电流也是变化的,线圈对该电流有明显的阻碍作用,使通过小灯泡的电流减小,因此消耗的电能少,故选项B正确。 答案 B 7.用电压表检查如图5所示的电路中的故障,测量Uad=5.0V,Uab=0,Ubc=5.0V,Ucd=0。 则电路故障可能是( ) 图5 A.滑动变阻器R1断路 B.电容器C被击穿 C.电阻R2断路 D.电感线圈L断路 解析 当用电压表去判断电路故障时,如果电压表的两接线柱能与电源的两极接通,而与电压表两接线柱相并联的那部分电路没有完全短路,电压表就会有示数。 即当电压表有示数时,电源两极与电压表两接线柱间的电路无断点。 由题意Uad=Ubc=5.0V可知ab、cd间为通路,A、C错误;若电容器被击穿,则Ubc将为零,B错误。 答案 D 8.(2017·东阳中学选考)如图6所示的电路,F为一交流发电机,C为平行板电容器,为使交流电流表A的示数增大,可行的办法是( ) 图6 A.使发电机F的转速增大 B.使发电机F的转速减小 C.在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质 D.使电容器两极板间的距离增大 解析 发电机F的转速增大,电动势增大,频率增大,电容器阻碍作用减小,电流增大,选项A正确;同理分析可知选项B错误;换用介电常数较小的电介质,电容减小,阻碍作用增大,电流变小,选项C错误;两极板间的距离增大,电容减小,阻碍作用增大,电流变小,选项D错误。 答案 A 9.(2017·绍兴高二期中)如图7所示电路中,L是一个不计直流电阻的电感线圈,直流电源1的电压值与交流电源2电压有效值相等,S是单刀双掷开关,C是电容器,A、B是完全相同的小灯泡,则下列叙述正确的有( ) 图7 A.开关S与1接通时,灯B逐渐变亮 B.开关S与2接通后,灯B的亮度比开关与1接通稳定后灯B的亮度高 C.开关S与2接通后,B发光,而A不发光 D.若将电源2换成一个既含有高频信号又含有低频信号的信号源,则当开关与2接通时,通过B灯的主要是高频信号 解析 开关S与1接通时,线圈阻碍电流的增大,所以灯B逐渐变亮,A项正确;开关S与2接通后,由于线圈L对交流电的阻碍始终存在,所以灯B的亮度比开关与1接通稳定后灯B的亮度暗,B项错误;开关S与2接通后,交流电也可以通过电容器,所以A也发光,C项错误;线圈对交流电有通低频阻高频的作用,所以若将电源2换成一个既含有高频信号又含有低频信号的信号源,则当开关与2接通时,通过B灯的主要是低频信号,D项错误。 答案 A 10.(2018·杭州富阳市高二月考)如图8所示,电路甲、乙中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,接通S,使电路达到稳定,灯泡D发光,则( ) 图8 A.在电路甲中,断开S,D将逐渐变暗 B.在电路甲中,断开S,D将先变得更亮,然后渐渐变暗 C.在电路乙中,断开S,D将渐渐变暗 D.在电路乙中,断开S,D将变得更亮,然后渐渐变暗 解析 在电路甲中,由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,所以通过灯泡的电流比电阻的电流小,当断开S,由于线圈的自感作用,D不会变得更亮,将渐渐变暗,A项正确,B项错误;在电路乙中,由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,所以通过灯泡的电流比线圈的电流小,断开S时,由于线圈阻碍电流变小,导致D将变得更亮,然后逐渐变暗,C项错误,D项正确。 答案 AD 11.(2017·台州市高二期中)两个相同的白炽灯泡L1和L2接到如图9所示的电路中,灯L1与电容器串联,灯L2与电感线圈串联。 当a、b间接电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源时,两灯都发光,且亮度相同。 更换一个新的正弦交流电源后,灯L1的亮度低于灯L2的亮度,新电源两极的电压最大值和频率可能是( ) 图9 A.最大值仍为Um,而频率大于f B.最大值仍为Um,而频率小于f C.最大值大于Um,而频率仍为f D.最大值小于Um,而频率仍为f 解析 当将a、b接在电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源E1两极之间时,两只灯泡都发光,且亮度相同。 而更换一个新电源后,灯L1的亮度低于灯L2的亮度,则说明线圈的阻碍作用比电容器的小,那么新电源的频率小,最大电压值仍不变,B项正确,A、C、D项错误。 答案 B 本文档仅供文库使用。 XX文库是XX发布的供网友在线分享文档的平台。 XX文库的文档由XX用户上传 ,需要经过XX的审核才能发布,XX自身不编辑或修改用户上传的文档内容。 网友可以在线阅读和下载这些文档。 XX文库的文档包括教学资料、考试题库、专业资料、公文写作、法律文件等多个领域的资料。 XX用户上传文档可以得到一定的积分,下载有标价的文档则需要消耗积分。 当前平台支持主流的doc(.docx)、.ppt(.pptx)、.xls(.xlsx)、.pot、.pps、.vsd、.rtf、.wps、.et、.dps、.pdf、.txt文件格式。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 浙江省版高中物理 第五章 交变电流 第3课时 电感和电容对交变电流的影响学案 新人 浙江省 高中物理 第五 电流 课时 电感 电容 影响