4探究電阻、電感和電容的作用第2章交變電流與發(fā)電機(jī)目標(biāo)定位1.知道電阻器對(duì)交流電的阻礙作用與對(duì)直流電的阻礙作用相同.2.能理解電感器、電容器對(duì)交變電流形成阻礙作用的原因.3.知道用感抗、容抗來(lái)表示電感器、電容器對(duì)交變電流阻礙作用的大小.4.能夠分析簡(jiǎn)單電路中的電容器、電感器的作用.內(nèi)容索引知識(shí)探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究1一、電阻器對(duì)交變電流的作用一、電阻器對(duì)交變電流的作用閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合圖1回答下列問(wèn)題(A、B是規(guī)格相同的燈泡)：(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S扳向交流電源時(shí)，兩只燈泡的亮度是否相同？這說(shuō)明什么問(wèn)題？B比A更亮些，這說(shuō)明電阻器對(duì)交流電有阻礙作用. 答案圖1(2)把開(kāi)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(méi)有變化，這又說(shuō)明什么問(wèn)題？ 答案開(kāi)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(shuō)明電阻器對(duì)交流的阻礙作用跟對(duì)直流的阻礙作用相同.要點(diǎn)總結(jié)要點(diǎn)總結(jié)1.電阻器對(duì)交變電流和直流電的阻礙作用是 的.2.在交流電路中，電阻定律和歐姆定律都 .成立相同甲圖中燈泡比乙圖中燈泡更亮，說(shuō)明電感器對(duì)交變電流有阻礙作用.二、電感器對(duì)交變電流的作用二、電感器對(duì)交變電流的作用如圖2所示，把帶鐵心的線圈L與小燈泡串聯(lián)起來(lái)，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 答案(1)對(duì)比兩種情況下燈泡的亮度有什么不同？說(shuō)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(shuō)明了什么？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(shuō)明線圈的自感系數(shù)越大，交流電的頻率越高，線圈對(duì)交流電的阻礙作用越大. 答案圖2要點(diǎn)總結(jié)要點(diǎn)總結(jié)1.感抗： 對(duì)交變電流的阻礙作用的大小.2.電感器的感抗是由 的電流在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)引起的，與制成線圈導(dǎo)體的電阻無(wú)關(guān).3.電感器對(duì)交變電流的阻礙作用的大小用感抗XL表示，XL .所以感抗的兩個(gè)決定因素：(1)電感器的 ；(2)交變電流的 .電感器2fL變化電感量(自感系數(shù))頻率4.電感器在電路中的作用(1)通 流，阻 流；(2)通 頻，阻 頻.低直高交例例1(多選)如圖3所示實(shí)驗(yàn)電路中，若直流電壓和交流電壓的有效值相等，S為雙刀雙擲開(kāi)關(guān)，下面敘述正確的是A.當(dāng)S擲向a、b時(shí)燈較亮，擲向c、d時(shí)燈較暗B.當(dāng)S擲向a、b時(shí)燈較暗，擲向c、d時(shí)燈較亮C.S擲向c、d，把電感線圈中的鐵心抽出時(shí)燈變亮D.S擲向c、d，電源電壓不變，而使頻率減小時(shí)，燈變暗圖3答案解析典型例題典型例題線圈對(duì)恒定電流無(wú)感抗，對(duì)交變電流有感抗，當(dāng)交流電頻率減小時(shí)，感抗變小，燈變亮，并且是有鐵心時(shí)感抗更大，故鐵心抽出時(shí)燈變亮.三、電容器對(duì)交變電流的作用三、電容器對(duì)交變電流的作用如圖4甲、乙所示，把燈泡和電容器串聯(lián)起來(lái)，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.圖4(1)分析電容器能通交流的原因.答案把交流電源接到電容器兩個(gè)極板上后，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，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(shí)，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(guò)”了電容器，但實(shí)際上自由電荷并沒(méi)有通過(guò)電容器兩極板間的絕緣介質(zhì).(2)若把圖乙中的電容器去掉，變成圖丙所示電路，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么？答案圖4燈泡變得比乙中亮，說(shuō)明電容器對(duì)交變電流有阻礙作用.(3)在圖乙中，改變電容器的電容和電源頻率，燈泡亮度會(huì)有什么變化？答案電容變大時(shí)，燈泡變亮；頻率增大時(shí)，燈泡變亮.要點(diǎn)總結(jié)要點(diǎn)總結(jié)1.容抗： 對(duì)交變電流的阻礙作用的大小.2.電容器對(duì)交變電流的阻礙作用：電源電壓推動(dòng)自由電荷定向移動(dòng)時(shí)，電容器極板上積累的電荷會(huì)阻礙自由電荷向此方向做定向運(yùn)動(dòng)，這就產(chǎn)生了電容器對(duì)交變電流的阻礙作用.3.電容器對(duì)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(gè)因素：(1)電容器的 ；(2)交變電流的 .電容量電容器頻率4.電容器能通交變電流，并不是電荷真的穿過(guò)了電容器.5.電容器在電路中的作用：通 流，隔 流，通 頻，阻 頻.直低交高例例2(多選)如圖5所示，接在交流電源上的燈泡正常發(fā)光，以下說(shuō)法正確的是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(duì)面積，燈泡變暗D.使交變電流頻率減小，燈泡變暗答案解析典型例題典型例題圖5把電介質(zhì)插入電容器，電容變大，容抗變小，電容器對(duì)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(duì)交變電流阻礙作用變大，所以燈泡變暗，故B錯(cuò)誤；減小電容器兩極板間的正對(duì)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(duì)交變電流阻礙作用變大，燈泡變暗，故D正確.四、電阻、感抗、容抗的對(duì)比四、電阻、感抗、容抗的對(duì)比1.容抗的大小除了與電容自身的性質(zhì)有關(guān)，還與交變電流的頻率有關(guān).頻率越高，容抗越 .(填“大”或“小”)2.感抗的大小除了與電感線圈自身的性質(zhì)有關(guān)外，還與交變電流的頻率有關(guān)，頻率越高，感抗越 .(填“大”或“小”)3.電阻無(wú)論對(duì)直流還是交流，阻礙作用相同，只取決于電阻本身.大小例例3如圖6所示，電路中完全相同的三只燈泡L1、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.若保持交流電壓不變，將交變電流的頻率增大到60 Hz，則發(fā)生的現(xiàn)象是A.三燈亮度不變B.三燈均變亮C.L1不變、L2變亮、L3變暗D.L1不變、L2變暗、L3變亮答案解析圖6典型例題典型例題當(dāng)交變電流的頻率變大時(shí)，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L1亮度不變，所以選D.達(dá)標(biāo)檢測(cè)21.(對(duì)感抗的理解)(多選)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(wú)限大，交流電源的電壓u220 sin (100t) V.若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100 Hz，下列說(shuō)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.燈泡變亮答案解析圖7123當(dāng)電源頻率由原來(lái)的50 Hz增為100 Hz時(shí)，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(cuò)誤；燈泡的電阻值R是一定的，電流減小時(shí)，實(shí)際消耗的電功率(PI2R)減小，燈泡變暗，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)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UULUR，因URIR，故電流I減小時(shí)，UR減小.因電源電壓的有效值保持不變，故ULUUR增大，選項(xiàng)B正確.1232.(對(duì)容抗的理解)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(shí) A.電容器電容增大 B.電容器電容減小C.燈變暗 D.燈變亮圖8答案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(wú)關(guān)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤.當(dāng)交流電源的頻率增大時(shí)，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.1233.(電阻、感抗、容抗的對(duì)比)如圖9所示，三個(gè)燈泡相同，而且足夠耐壓，電源內(nèi)阻忽略.單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接A時(shí)，三個(gè)燈亮度相同，那么S接B時(shí)A.三個(gè)燈亮度相同B.甲燈最亮，丙燈不亮C.甲燈和乙燈亮度相同，丙燈不亮D.只有丙燈不亮，乙燈最亮答案解析圖9123開(kāi)關(guān)S接A時(shí)，甲、乙、丙三個(gè)支路均有交流電通過(guò)，開(kāi)關(guān)S接B時(shí)，電路處于直流工作狀態(tài)，電容C“隔直流、通交流”；電感L“阻交流、通直流”；R對(duì)交流、直流有相同的阻抗.可判斷此時(shí)電路中I丙0，I甲不變，I乙增大；又因?yàn)闊襞萘炼扰c功率(PI2R)成正比，所以只有丙燈不亮，乙燈最亮.123