10 / 10學(xué)案4 探究電阻、電感和電容的作用學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道電阻器對交流電的阻礙作用與對直流電的阻礙作用相同.2.能理解電感器、電容器對交變電流形成阻礙作用的原因.3.知道用感抗、容抗來表示電感器、電容器對交變電流阻礙作用的大小.4.能夠分析簡單電路中的電容器、電感器的作用.知識 儲備區(qū)層故謂本溯源 推除方可抑新X知識如接1 .線圈的長度越長一,線圈的橫截面積越大，單位長度上匝數(shù)越多，線圈的自感系數(shù)越大，線 圈有鐵心比無鐵心時自感系數(shù)大得多. S _Q2 .平行板電容器的電容決定式 C = 4,電容的定義式C = Q.3 .由于導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象.新知呈現(xiàn)一、電阻器對交變電流的作用電阻器對交變電流的阻礙作用跟對直流的阻礙作用相同.二、電感器對交變電流的作用1 .電感器能讓交變電流通過 ，但對交變電流有阻礙作用.2 .電感器的電感量越大_,通過的交變電流頻率越高_(dá),阻礙作用越大.三、電容器對交變電流的作用1 .電容器能讓交變電流通過 ,但對交變中流有阻礙作用.2 .電容器的電容量越大_,通過的交變電流頻率越高，阻礙作用越小.基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)重點(diǎn)互動探究學(xué)習(xí)探究區(qū)、電阻器對交變電流的作用問題設(shè)計(jì)閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合圖1回答下列問題（A、B是規(guī)格相同的燈泡)：(1)當(dāng)開關(guān)S扳向交流電源時，兩只燈泡的亮度是否相同？這說明什么問題？答案 B比A更亮些，這說明電阻器對交流電有阻礙作用.圖1(2)把開關(guān)S扳向直流電源和交流電源，比較這兩種情況下燈泡 A的亮度有沒有變化，這 又說明什么問題？答案開關(guān)S扳向直流電源和交流電源，兩種情況下燈泡 A的亮度相同，這說明電阻器 對交流的阻礙作用跟對直流的阻礙作用相同.要點(diǎn)提煉1 .電阻器對交變電流和直流電的阻礙作用是相同一2 .在交流電路中，電阻定律和歐姆定律都成五二、電感器對交變電流的作用問題設(shè)計(jì)如圖2所示，把帶鐵心白線圈 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，取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等.圖2(1)對比兩種情況下燈泡的亮度有什么不同？說明了什么？(2)乙圖中換用自感系數(shù)更大的線圈或調(diào)換頻率更高的交流電源，燈泡的亮度有何變化？說明了什么？答案(1)甲圖中燈泡比乙圖中燈泡更亮，說明電感器對交變電流有阻礙作用.(2)不論是換用自感系數(shù)更大的線圈還是調(diào)換頻率更高的交流電源，燈泡均變得更暗，說明線圈的自感系數(shù)越大，交流電的頻率越高，線圈對交流電的阻礙作用越大.要點(diǎn)提煉1 .電感器的感抗是由變化的電流在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢引起的，與制成線圈導(dǎo)體的電阻無關(guān).2 .電感器對交流電的阻礙作用的大小用感抗Xl表示,X = 2 fL.所以感抗的兩個決定因素：(1)電感器的電感量(自感系數(shù));(2)交變電流的頻率.3 .電感器在電路中的作用通，阻(2)通低頻，阻高頻.三、電容器對交變電流的作用問題設(shè)計(jì)如圖3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.Hi(1)分析電容器能通交流的原因.(2)若把圖乙中的電容器去掉，變成圖丙所示電路，會發(fā)生什么現(xiàn)象？說明了什么？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？答案(1)把交流電源接到電容器兩個極板上后，當(dāng)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(dāng)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(jìn)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(shí)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)燈泡變得比乙中亮，說明電容器對交變電流有阻礙作用.(3)電容變大時，燈泡變亮；頻率增大時，燈泡變亮.要點(diǎn)提煉1 .電容器能通交變電流，并不是電荷真的穿過了電容器.2 .電容器對交變電流的阻礙作用：電源電壓推動自由電荷定向移動時，電容器極板上積累的電荷會阻礙自由電荷向此方向做定向運(yùn)動，這就產(chǎn)生了電容器對交變電流的阻礙作用.3 .電容器對交變電流的阻礙作用的大小用容抗Xc表示,Xc = +，所以決定容抗的兩個2 fC因素：電容器的電容量和交變電流的頻是4.電容器在電路中的作用：通交流，阻直流，通高頻，阻低頻.X典例精析一、對感抗的理解例1 如圖4所示實(shí)驗(yàn)電路中，若直流電壓和交變電壓的有效值相等，S為雙刀雙擲開關(guān)卜面敘述正確的是（）圖4A.當(dāng)S擲向a、b時燈較亮，擲向c、d時燈較暗B.當(dāng)S擲向a、b時燈較暗,擲向c、d時燈較亮C. S擲向c、d,把電感線圈中的鐵心抽出時燈變亮D. S擲向c、d,電源電壓不變，而使頻率減小時，燈變暗解析 線圈對恒定電流無感抗，對交變電流有感抗，當(dāng)交流電頻率減小時，感抗變小，燈 變亮，并且是有鐵心時感抗更大，故鐵心抽出時燈變亮.答案 AC二、對容抗的理解【例2 如圖5所示，接在交流電源上的燈泡正常發(fā)光 ，以下說法正確 的是（）一C 一A .把電介質(zhì)插入電容器，燈泡變亮：B.增大電容器兩極板間的距離 ，燈泡變亮C.減小電容器兩極板間的正對面積，燈泡變暗圖5D.使交變電流頻率減小，燈泡變暗解析 把電介質(zhì)插入電容器，電容變大，容抗變小，電容器對交變電流阻礙作用變小，所以燈泡變亮，故A正確；增大電容器兩極板間的距離，電容變小，電容器對交變電流阻礙作用變大，所以燈?變暗，故B錯誤；減小電容器兩極板間的正對面積，電容變小，燈泡變暗，故C正確；使交變電流頻率減小，電容器對交變電流阻礙作用變大，燈泡變暗，故D正確.答案 ACD三、電阻、感抗、容抗的對比【例3】如圖6所示，電路中完全相同的三只燈泡Li、L2、L3分別與電阻R、電感L、電容C串聯(lián),然后再并聯(lián)到220 V、50 Hz的交流電路上，三只燈泡亮度恰好相同.若保持交變電壓不變，將交變電流的頻率增大到60 Hz,則發(fā)生的現(xiàn)象是（）1圖6A.三燈亮度不變B.三燈均變亮C. Li不變、L2變亮、L3變暗D. Li不變、L2變暗、L3變亮解析當(dāng)交變電流的頻率變大時，線圈的感抗變大，電容器的容抗變小，因此L3變亮,L2變暗.又因?yàn)殡娮柙谥绷骱徒涣麟娐分衅鹣嗤淖饔?，故Li亮度不變，所以選D.答案 D課堂要點(diǎn)小結(jié)電阻器:電阻器對交變電流和直流電的阻礙作用是相同的探究電阻、電感器感抗:電感器對交變電流阻礙作用的大小公式:容的作用容抗,電容器對交變電流阻礙作用的大小電容器公式:Zu/自我檢測區(qū)檢測學(xué)習(xí)效果住驗(yàn)成功快樂1.（對感抗白理解）在如圖7所示的電路中,L為電感線圈，R為燈泡的電阻值，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓u =，只將電源頻率改為220版sin （100大）V.若保持電壓的有效值不變100 Hz,下列說法正確的是（）A.電流表示數(shù)增大B.電壓表示數(shù)增大C.燈泡變暗D.燈泡變亮答案 BC解析 由u=220q2sin （100油V,可得電源原來的頻率 f = 2=與?、z = 50 Hz,當(dāng)電源頻 率由原來的50 Hz增為100 Hz時，線圈的感抗增大，在電壓不變的情況下，電路中的電流減小, 選項(xiàng)A錯誤；燈泡的電阻值 R是一定的，電流減小時，實(shí)際消耗的電功率（P=I2R）減小,燈泡變 暗,選項(xiàng)C正確，D錯誤；電壓表與電感線圈并聯(lián)，其示數(shù)為線圈兩端的電壓Ul,設(shè)燈泡兩端電壓為Ur,則電源電壓的有效值為U = Ul + Ur,因Ur=IR,故電流I減小時，Ur減小.因電源電壓的有效值保持不變，故Ul=U Ur增大，選項(xiàng)B正確.2 .（對容抗白理解）如圖8所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交流電源 的兩端，當(dāng)交流電源的頻率增大時 （）-CA.電容器電容增大 B.電容器電容減小C.燈變暗D.燈變亮答案 D圖8解析 電容器的電容是由電容器本身的特性決定的 ，與外加的交流電源的頻率無關(guān) ，選項(xiàng) A、B錯誤.當(dāng)交流電源的頻率增大時 ，電容器充、放電的速度加快 ，電容器的容抗減小，電流 增大，燈變亮.3 .（電阻、感抗、容抗的對比）如圖9所示，三個燈泡相同，而且足夠耐壓，電源內(nèi)阻忽略.單刀雙擲開關(guān) S接A時，三個燈亮度相同，那么S接8時（）圖9A.三個燈亮度相同8 .甲燈最鳧，丙燈不鳧C.甲燈和乙燈亮度相同，丙燈不亮D.只有丙燈不鳧，乙燈最鳧答案 D解析 開關(guān)S接A時，甲、乙、丙三個支路均有交流電通過，開關(guān)S接B時，電路處于直流工作狀態(tài)，電容C “隔直、通交"；電感L “阻交、通直” ；R對交流、直流有相同的阻 抗.可判斷此時電路中I丙= 0,1甲不變,1乙增大；又因?yàn)闊襞萘炼扰c功率 （P=I2R）成正比，所以 只有丙燈不亮，乙燈最亮.40分鐘課時作業(yè)題組一對感抗的理解，如圖i所示.一鐵棒插進(jìn)線1. 一個燈泡通過一個粗導(dǎo)線的線圈與一交流電源相連接 圈后該燈將（）圖iA.變亮B.變暗C.對燈的亮度沒影響D.無法判斷答案 B解析 在線圈內(nèi)由于磁場變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，總是阻礙電流變化，正是這種阻礙變化的特性，使線圈產(chǎn)生了感抗.加入鐵心改變了電感線圈的自感系數(shù)，使自感系數(shù)增大，感抗增大，降落的電壓增大，燈泡兩端的電壓減小，所以燈變暗.2 .如圖2所示,輸入端ab的輸入電壓既有直流成分，又有交流成分，以下 |說法中正確的是（L的直流電阻不為零）（）郎!無一A.直流成分只能從 L通過B.交流成分只能從 R通過圖2C.通過R的既有直流成分又有交流成分D.通過L的直流成分比通過 R的直流成分要大答案 CD解析 由于線圈L直流電阻不為零，所以有直流通過 R,而線圈對交流有阻礙作用，因此 也有交流成分通過 R,B錯,C正確；由于R對交流也有阻礙作用，所以也有交流成分通過L,A錯；因?yàn)榫€圈的直流電阻一般都很小，所以通過線圈的直流成分比通過R的要大，D正確.題組二 對容抗的理解3 .對交變電流通過電容器的理解正確的是（）A.交變電流能夠使電容器極板間的絕緣介質(zhì)變成導(dǎo)體B.交變電流定向移動的電荷通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)C.交變電流能夠使電容器交替進(jìn)行充電、放電 ，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交變電流通 過了電容器D.交變電流通過了電容器，實(shí)際上自由電荷并沒有通過電容器極板間的絕緣介質(zhì)（擊穿除外）答案 CD解析 電流能“通過”電容器，并非自由電荷真的通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)，而是交變電流交替對電容器充、放電 ，電路中有了電流，表現(xiàn)為交變電流通過了電容器.4 .有兩個電容器的電容分別為Ci=5 和C2=3 口分別加在峰值一定的交流電源上在下列各種情況下，哪一種情況通過電容器的電流最大（）A.在Ci上所加交變電流頻率為50 HzB.在C2上所加交變電流的頻率為50 HzC,在C1上所加交變電流的頻率為100 HzD,在C2上所加交變電流的頻率為100 Hz答案 C解析 電容越大，電流頻率越大，容抗越小，電流越容易通過電容器.Ci>C2,100 Hz>50 Hz,所以C正確.5 .如圖3所示的電路，F(xiàn)為一交流發(fā)電機(jī)，C為平行板電容器，為使電流表A的示數(shù)增大，可行的辦法是（）A.使發(fā)電機(jī)F的轉(zhuǎn)速增大B.使發(fā)電機(jī)F的轉(zhuǎn)速減小C.在平行板電容器間換用介電常數(shù)較小的電介質(zhì)D.使電容器兩極板間的距離增大答案 A解析 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加時，交變電流的頻率增大，容抗減小，電流表A的讀數(shù)增大,A項(xiàng) 正確，B項(xiàng)錯誤；在平行板電容器間換用介電常數(shù)較小的電介質(zhì)時，電容器的電容減小，電容器兩極板間距離增大時電容也減小 ，當(dāng)電容減小時，容抗增大，對交變電源的阻礙作用增大 ，電流表A示數(shù)減小，C、D兩項(xiàng)均錯誤.題組三 電阻、感抗、容抗的對比A.與甲燈串聯(lián)的元件x是電容器，與乙燈串聯(lián)的元件 y是電感線圈B.與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件 y是電容器C.與甲燈串聯(lián)的元件x是二極管，與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器D.與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件y是二極管答案 B解析 由a、b接直流電流時的現(xiàn)象可知，元件x “通直流”，元件y “隔直流”，由a、b 接交流電源時的現(xiàn)象可知，元件x “阻交流”，元件y “通交流”，根據(jù)電容器和電感線圈的特 點(diǎn)，元件x是電感線圈，元件y是電容器，選項(xiàng)B正確.7.如圖5所示，在電路兩端加上正弦交流電，保持電壓有效值不變，使 頻率增大 發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗情況是：燈 Li變亮，燈L2變暗，燈L3不變，則 M、N、L中所接元件可能是（ ）A. M為電阻，N為電容器，L為電感線圈圖5B. M為電感線圈。為電容器，L為電阻C. M為電容器，N為電感線圈，L為電阻D. M為電阻，N為電感線圈人為電容器答案 C解析M N6 .如圖4所示，甲、乙是規(guī)格相同的燈泡，接線柱a、b接電壓為U 的直流電源時，無論電源的正極與哪一個接線柱相連 ，甲燈均能正常發(fā)光， 乙燈完全不亮.當(dāng) a、b接電壓的有效值為 U的交流電源時，甲燈發(fā)出微 弱的光，乙燈能正常發(fā)光，則下列判斷正確的是（）8.如圖6甲、乙所示是電子技術(shù)中的常用電路，a、b是各部分電路的輸入端，其中輸入的交流高頻成分用“表示，交流低頻成分用“”表示 ，直流成分用“”表示.關(guān)于兩圖中負(fù)載電阻 R上得到的電流特征，下列判斷正確的是（）甲圖A.圖甲中R得到的是交流成分 B.圖甲中R得到的是直流成分 C.圖乙中R得到的是低頻成分 D.圖乙中R得到的是高頻成分答案 AC解析 當(dāng)交變電流加在電容器上時 ，有“通交流、隔直流，通高頻、阻低頻”的特性，甲 圖中電容器隔直流，R得到的是交流成分，A正確,B錯誤；乙圖中電容器通過交流高頻成分 ， 阻礙交流低頻成分,R得到的是低頻成分，C正確,D錯誤.