高中人教版 (新课标)3 电感和电容对交变电流的影响教学设计

这是一份高中人教版 (新课标)3 电感和电容对交变电流的影响教学设计，共5页。

教学目标：
知识与技能：
（1）理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。
（2）知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关。
（3）知道交变电流能通过电容器.知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用。
（4）知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的大小.知道容抗与哪些因素有关。
过程与方法：
（1）培养学生独立思考的思维习惯
（2）培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯。
情感、态度与价值观：
培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯。
教学重点：
（1）电感、电容对交变电流的阻碍作用。
（2）感抗、容抗的物理意义。
教学难点：
（1）感抗的概念及影响感抗大小的因素
（2）容抗概念及影响容抗大小的因素.
教学过程：
新课导入：
在直流电路中，影响电流和电压关系的只有电阻，而在交流电路中影响电流和电压关系的，除了电阻，还有电感和电容。通过电感和电容对交变电流影响的分析讨论，我们可以进一步认识到交流与直流的区别。
新课教学：
（一）电感对交变电流的阻碍作用：
演示实验：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。实验中取直流电源的电压与交流电压的有效值相等。
实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。
实验表明电感对交变电流有阻碍作用。
思考：为什么电感对交流电有阻碍作用？
交流电通过电感线圈时，电流时刻在改变，电感线圈中必然产生自感电动势，阻碍电流的
变化，使灯泡变暗。
电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗表示。
实验：调换电感不同的线圈、改变交变电流的频率。
实验表明：线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用越大。
思考：为什么线圈的感抗跟线圈的自感系数和交流电的频率有关呢？
感抗是由自感现象引起的，线圈的自感系数L越大，自感作用就越大，因而感抗越大；交流电的频率f越高，电流的变化率越大，自感作用也越大，因而感抗越大。
在电工和电子技术中使用的扼流圈，就是利用电感阻碍交变电流的作用制成的。
扼流圈有两种：（1）低频扼流圈；（2）高频扼流圈；
（1）低频扼流圈：
构造：线圈绕在铁芯上，匝数多（几千甚至超过一万），自感系数很大。
即使交变交流的频率较低，这种线圈产生的感抗也很大。
由于线圈是用铜线绕制的，对直流的阻碍作用较小。
通直流、阻交流。
（2）高频扼流圈：
线圈有的绕在圆柱形的铁氧体芯上，有的是空心的，匝数为几百或几十。这种线圈自感系数小，这种线圈对高频交变电流的阻碍作用较大。低频交变电流的阻碍作用较小， 对直流的阻碍作用更小。
通低频、通直流，阻高频。
（二）电容器对交变电流的阻碍作用：
演示实验：把白炽灯和电容器串联起来，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。
实验现象：接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源，灯泡亮了。
说明了直流电不能够通过电容器，交流电能够“通过”电容器。
电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交流电能够通过呢？
当交流电路中接入电容器时，由于极板的电压作周期性变化，电容器的带电量也会周期性的增大或减小。当电压升高时，电容器充电，电荷向电容器的极板上聚集，形成充电电流；
当电压降低时，电容器放电，电荷从极板上放出，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，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器。
强调实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质。
电容对交流阻碍作用的大小用容抗表示。
实验：改变电容值 ，改变交流频率
现象：电容越大，灯泡越亮；交流频率越高，灯泡越亮；
实验表明：电容器电容越大、交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小。
电容器具有“通交流、隔直流”“通高频、阻低频”的特点.
实际应用电路如图所示：
隔直电容器——通交流、隔直流；
旁路电容器——通高频、阻低频。
例1、
如图所示，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220V、50Hz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，将交变电流的频率提高到60Hz，则发生的现象是（ D ）
A、三灯亮度不变
B、三灯均变亮
C、L1不变、L2变亮、L3变暗
D、L1不变、L2变暗、L3变亮
解析：频率变高，线圈感抗变大，电容器容抗变小，因此L2变暗，L3变亮。电阻的大小与交变电流的频率无关，流过灯泡L1中的电流不变，因此L1亮度不变。
例2、
如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小（如L=1mH，C=200pF），此电路的重要作用是（ D ）
A、阻直流通交流，输出交流
B、阻交流通直流，输出直流
C、阻低频通高频，输出高频交流
D、阻高频通低频，输出低频交流和直流
解析：由于线圈自感系数L很小，所以对低频成分的阻碍作用很小，这样，直流和低频成分能顺利通过线圈；电容器并联在电路中，起旁路作用。因电容C很小，对低频成分阻碍作用很大，而对部分通过线圈的高频部分阻碍作用很小，被它旁路掉，最终输出的是低频和直流。
小结：
作业：创新课时训练P25-26