【教案】沪科版高中物理选修（3-2）第2章第4节《探究电阻、电感和电容的作用》学案.docVIP

学案4　探究电阻、电感和电容的作用 [学习目标定位] 1.知道电阻器对交流电的阻碍作用与对直流电的阻碍作用相同.2.能理解电感器、电容器对交变电流形成阻碍作用的原因.3.知道用感抗、容抗来表示电感器、电容器对交变电流阻碍作用的大小.4.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用． 1．线圈的长度越长，线圈的横截面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数越大，线圈有铁心比无铁心时自感系数大得多． 2．平行板电容器的电容决定式C＝，电容的定义式C＝. 3．由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象． 一、电阻器对交变电流的作用 电阻器对交变电流的阻碍作用跟对直流的阻碍作用相同． 二、电感器对交变电流的作用 1．电感器能让交变电流通过，但对交变电流有阻碍作用． 2．电感器的电感量越大，通过的交变电流频率越高，阻碍作用越大． 三、电容器对交变电流的作用 1．电容器能让交变电流通过，但对交变电流有阻碍作用． 2．电容器的电容量越大，通过的交变电流频率越高，阻碍作用越小. 一、电阻器对交变电流的作用 [问题设计] 阅读教材相关内容，结合图1回答下列问题(A、B是规格相同的灯泡)： (1)当开关S扳向交流电源时，两只灯泡的亮度是否相同？这说明什么问题？ 答案　B比A更亮些，这说明电阻器对交流电有阻碍作用．图1 (2)把开关S扳向直流电源和交流电源，比较这两种情况下灯泡A的亮度有没有变化，这又说明什么问题？ 答案　开关S扳向直流电源和交流电源，两种情况下灯泡A的亮度相同，这说明电阻器对交流的阻碍作用跟对直流的阻碍作用相同． [要点提炼] 1．电阻器对交变电流和直流电的阻碍作用是相同的． 2．在交流电路中，电阻定律和欧姆定律都成立． 二、电感器对交变电流的作用 [问题设计] 如图2所示，把带铁心的线圈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．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． 2．电感器对交流电的阻碍作用的大小用感抗XL表示，XL＝2πfL.所以感抗的两个决定因素： (1)电感器的电感量(自感系数)； (2)交变电流的频率． 3．电感器在电路中的作用 (1)通直流，阻交流； (2)通低频，阻高频． 三、电容器对交变电流的作用 [问题设计] 如图3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3 (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．电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器． 2．电容器对交变电流的阻碍作用： 电源电压推动自由电荷定向移动时，电容器极板上积累的电荷会阻碍自由电荷向此方向做定向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用． 3．电容器对交变电流的阻碍作用的大小用容抗XC表示，XC＝，所以决定容抗的两个因素： 电容器的电容量和交变电流的频率． 4．电容器在电路中的作用： 通交流，阻直流，通高频，阻低频． 一、对感抗的理解 例1　如图4所示实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下面叙述正确的是(　　) 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，把电感线圈中的铁心抽出时灯变亮 D．S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗 解析　答案　AC 二、对容抗的理解 例2　如图5所示，接在交流电源上的灯泡正常发光，以下说法正确的是 (　　) A．把电介质插入电容器，灯