2017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》word学案

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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4A.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

8、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 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,并且是有铁心时感抗更大,故铁心抽出时灯变亮.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,灯泡变亮B.增大电

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