2015-2016学年高中物理第2章第4、5节电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用学案题库.doc

学案5　电容器在交流电路中的作用 电感器在交流电路中的作用 [目标定位] 1.通过演示实验了解电感器和电容器对交变电流的阻碍和导通作用.2.知道感抗和容抗的物理意义以及与哪些因素有关.3.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用． 一、电容器对交流电的阻碍作用 [问题设计] 如图1甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，观察灯泡的发光情况． 图1 (1)分析电容器能通交流的原因． (2)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？ (3)在图乙中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度会有什么变化？ 答案　(1)把交流电源接到电容器两个极板上后，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；当电源电压降低时，电容器放电，电荷从极板上流出，在电路中形成放电电流．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“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． (2)灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用． (3)电容变大时，灯泡变亮；频率增大时，灯泡变亮． [要点提炼] 1．容抗：电容器对交流电的阻碍作用． 2．影响容抗的因素：电容器的电容越大，交流电的频率越高，容抗越小． 3．注意：电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器． 4．电容器在电路中的作用：通交流，隔直流；通高频，阻低频. 二、电感器对交流电的阻碍作用 [问题设计] 如图2所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，取直流电源的电压与交流电压的有效值相等． 图2 (1)对比两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？ (2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？ 答案　(1)甲图中灯泡比乙图中灯泡更亮，说明电感器对交变电流有阻碍作用． (2)不论是换用自感系数更大的线圈还是调换频率更高的交流电源，灯泡均变得更暗，说明线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈对交流电的阻碍作用越大． [要点提炼] 1．感抗：电感器对交变电流的阻碍作用的大小． 2．影响感抗的因素：线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，感抗越大． 3．注意：电感器的感抗是由变化的电流在线圈中产生的感应电动势引起的，与制成线圈导体的电阻无关． 4．扼流圈是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的电感线圈． (1)高频扼流圈 高频扼流圈的自感系数很小，只对高频交变电流有较大的阻碍作用，对低频交变电流的阻碍作用较小，对直流电流的阻碍作用更小．它具有“通直流，通低频，阻高频”的作用． (2)低频扼流圈 低频扼流圈的自感系数很大，既使交流的频率较低，它产生的感抗也很大．它具有“通直流，阻交流”的作用． 三、电阻、感抗、容抗的作用及区别 1．容抗的大小除了与电容自身的性质有关，还与交变电流的频率有关，频率越高，容抗越小．(填“大”或“小”) 2．感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关，频率越高，感抗越大．(填“大”或“小”) 3．电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身． 一、对容抗的理解 例1　如图3所示，接在交流电源上的灯泡正常发光，以下说法正确的是 (　　) 图3 A．把电介质插入电容器，灯泡变亮 B．增大电容器两极板间的距离，灯泡变亮 C．减小电容器两极板间的正对面积，灯泡变暗 D．使交变电流频率减小，灯泡变暗 解析　把电介质插入电容器，电容变大，容抗变小，电容器对交变电流阻碍作用变小，所以灯泡变亮，故A正确；增大电容器两极板间的距离，电容变小，电容器对交变电流阻碍作用变大，所以灯泡变暗，故B错误；减小电容器两极板间的正对面积，电容变小，灯泡变暗，故C正确；使交变电流频率减小，电容器对交变电流阻碍作用变大，灯泡变暗，故D正确． 答案　ACD 二、对感抗的理解 例2　如图4所示的实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下列叙述正确的是(　　) 图4 A．当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗 B．当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮 C．S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮 D．S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗 解析　线圈对恒定电流无感抗，对交变电流有感抗，当交流电频率减小时，感抗变小，灯变亮，并且是有铁芯时感抗更大，故铁芯抽出时灯变亮，故A、C正确． 答案　AC 三、电阻、感抗、容抗的对比 例3　如图5所示，电路中完全相同的三只灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220 V、50 Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同．若保持交变电压不变，将交变