电感和电容对交变电流的影响教案

教案
电感和电容对交变电流的影响
教学目标：
1.理解为什么电感对交变电流有阻碍作用.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.（重点）
2.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.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.（重点）
3、能解释电感和电容对交变电流产生影响的原因；了解电感和电容器在电子技术等方面的应用。

（难点）
教学过程：
引入新课：
在直流电路中，影响电压和电流关系的只有电阻，电路两端电压U＝IR；纯电感线圈的直流电阻为零，两端电压也为零；电容器中直流电是不能通过的，直流电阻可认为是无穷大．在交流电路中，影响电压和电流关系的不仅有电阻，而且有电感和电容产生的感抗和容抗．电阻器、电感器、电容器是交流电路中三种基本元件.
目标一：电感器对交变电流的阻碍作用
教学方法：学生小组讨论学案目标一思考内容，代表讲解。

教师适当讲解）
导思：1、为什么电感对交变电流有阻碍作用？（可从电磁感应知识入手解决）电感线圈：直流电通过电感线圈时，由于电流不发生变化，电感线圈对直流电没有阻碍作用；交变电流通过电感线圈时，在线圈中要产生自感现象（自感电动势总要阻碍电路中原来电流的变化），所以电感线圈对交变电流有阻碍作用。

2、电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗（X L）来表示.感抗的大小与哪些因素有关？
感抗决定于线圈的自感系数（线圈的自感系数在其他条件不变的情况下，匝数越多自感系数越大）和交流电的频率.线圈的自感系数越大，自感作用就越大，感抗就越大；交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越大，感抗越大.
板书：L越大，f越高感抗越大、感抗与U无关。

（进一步研究感抗X L=2p fL）．
教师提问：
①、为什么线圈的自感系数越大，感抗越大？
自感系数越大，对一定的交变电流产生的自感现象越明显，阻碍作用越大，感抗也越大。

②、为什么交变电流的频率越高，感抗越大？
交变电流的频率越高，即电流的交化越快，产生的自感现象越明显，阻碍作用越大，感抗也越大。

3、线圈在电子技术中有广泛应用，有两种扼流圈就是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的.出示扼流圈，并介绍其构造和作用.
板书：
(1)低频扼流圈
构造：线圈绕在闭合铁芯上，匝数多，自感系数很大.
作用：对低频交流电有很大的阻碍作用.即“通直流、阻交流”.
(2)高频扼流圈
构造：线圈绕在铁氧体芯上，线圈匝数少，自感系数小.
作用：对低频交变电流阻碍小，对高频交变电流阻碍大.即“通低频、阻高频”.
教师总结电感线圈的作用
电感线圈有通直流、阻交流、通低频、阻高频的作用。

目标二：电容器对交变电流的阻碍作用
教学方法：学生小组讨论学案目标一思考内容，代表讲解。

教师适当讲解）
导思：
（1）电容器：因为电容器的两极板间是绝缘的电介质，直流电不能通过电容器。

（2）交变电流能真正通过电容器吗？
当电容器接上交变电压时，实际上自由电荷也没有通过电容两极板间的绝缘介质。

只不过在交变电压的作用下，当电源的电压升高时，电容器充电，电荷向电容极板聚集，形成了充电电流；当电源电压降低时，电荷从电容器的极板上放出，形成了放电电流。

电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交变电流“通过”了电容器。

（3）为什么电容器对交变电流有阻碍作用？
电容器对交变电流有阻碍作用．含电容器的交流电路，导线中的自由电荷，当电源的电压使它们向一个方向做定向运动时，电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个方向做定向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用．
（4）电容器对交变电流阻碍作用的大小，用容抗（X c）来表示.容抗的大小与哪些因素有关？
电容器的电容越大、交变电流的频率越高，容抗就越小；电容器的电容越小、交变电流的频率越低，容抗就越大。

特别的，当交变电流的频率等于零时（即为直流电），容抗无穷大，表现为直流电不能通过电容器
板书：C越大、f越高容抗越小。

（进一步研究有X C=1/2p fC）
（5）为什么电容越大，容抗越小？
电容器的电容越大，表明电容器储存电荷的能力越大，在电压一定的条件下，单位时间内电路中充放电移动的电荷量越大，电流越大。

所以电容对交变电流的阻碍作用越小，容抗越小。

（6）为什么交变电流的频率越高，容抗越小？
在交变电流的电压一定时，交变电流的频率越高，电路中充放电越频繁，单位时间内电
荷移动速率越大，电流越大。

所以电容对交变电流的阻碍作用越小，容抗越小。

教师总结电容器的作用
电容器有通交流、隔直流、通高频、阻低频的作用。

目标三、电感线圈和电容器在技术上的应用
（1）在电子技术中，从某一装置输出的电流常常既 有交流成分，又有直流成分。

如果只需要把交流成分输送到下一级装置，只要在两级电路之间接入一个电容器（称为隔直电容器）就可以了。

如图所示，电流通过 电容器，只能是交流部分通过电容器到达后一级装置，直流电隔在前一级装置。

（2）在电子技术中，从某一装置输出的交流常常既有高频成分，又有低频成分。

如果只需把低频成分送到下一级装置，只要在下一级电路的输入端并联一个电容器就可以达到目的，如图所示。

具有这种用途的电容器叫做高频旁路电容器。

说明它的工作原理。

说明：频率越高的交流部分容抗越小，易通过电容器。

高频部分电流通过电容器分流了，低频部分电流，由于容抗大不易通过电容器而输入到下一级。

（3）电容电感不仅在制造的现成电容器和电感线圈中存在。

在导线之间。

电子元件及机壳之间，有时会造成较大的影响，这是我们应该注意到的。

目标四：电阻、感抗和容抗的比较
（1）在直流电路中
电阻：欧姆定律R ＝U/I ，电阻的大小满足电阻定律R L S
=ρ
即只与导体的自身因素有关．
电感：感抗L X 0=，即纯电感线圈对直流电无阻碍作用．
电容：容抗C X = ，即直流电不能通过电容器．
（2）在交流电路中
电阻：欧姆定律I
U
R
=仍成立（但U、I都用有效值），电阻定律R
L
S
=ρ也成立，
即电阻大小只与导体的自身因素有关．
电感：线圈对交变电流有阻碍作用（感抗），感抗的大小不仅与自身的自感系数L
有关，还与交变电流的频率f有关，L、f越大，感抗
L
X越大．
电容：交变电流能通过电容器，电容器对交变电流有阻碍作用（容抗），容抗的大小
不仅与自身的电容有关，还与交变电流的频率f有关，C、f越大，容抗
C
X越小．
课堂练习：
1在交流电路中，下列说法正确的是（）
A．影响电流与电压的关系的，不仅有电阻，还有电感和电容
B．电感对交变电流的阻碍作用，是因为交变电流通过电感线圈时，线圈中产生自感电动势阻碍电流的变化
C．交变电流能通过电容器，是因为交变电压的最大值大于击穿电压，电容器被击穿了D．电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗就越大
解析交变电流能通过电容器是因为交流电路中的电容器两极加上交变电压，两极板上不断进行充放电，电路中产生电流，表现为交变电流通过了电容器，故C错．电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小，D错．
答案 AB
点拔要正确理解电感和电容对交变电流的作用以及感抗和容抗的大小与哪些因素有关，正确理解交变电流是怎样“通过”电容器的．
2使用220V交流电源的电器设备和电子仪器的金属外壳都应该接地，为什么？
解析与电源相连的机芯和金属外壳构成电容器的两个极板，电源中的交变电流能够“通过”这个“电容器”，人触摸外壳时，就有电流流过人体，使人感到“麻手”，为确保安全，金属外壳都应该接地．
点拔解决本题的关键是能把这个问题归纳为交变电流能够通过电容器，电容器的两个极板在哪里。

3、如图，当交变电源的电压有效值是220 V，频率为50 Hz时，三
只电灯的亮度相同；当仅将交流电源的频率改为100 Hz时，各灯亮度
如何变化呢？
分析：当f升高时，电容器的容抗变小，线圈的感抗变大，电阻器的
电阻不变，故a灯变亮，b灯变暗，c灯不变.
板书设计：。