高中物理人教版选修3-3教案 5.3电感和电容对交流的影响

电感和电容对交变电流的影响教学目标1. 知识与技能(1)知道电感器和电容器在交、直流电路中的作用．(2)知道感抗、容抗的大小由哪些因素决定．(3)能解释电感和电容对交变电流产生影响的原因．(4)了解电感器和电容器在电子技术等方面的应用．2. 过程与方法(1)通过研究感抗和容抗的相关因素，获得实验探究过程的体验，切实理解实验过程中控制变量的方法．(2)通过对容抗的独立探究，经历探究的基本过程．3. 情感、态度与价值观(1)通过实验的互动过程，诱发对探究物理规律的兴趣．(2)通过记录观察到的现象和数据，培养实事求是的科学态度．(3)通过了解电感和电容的应用，感受物理元件的重要应用．(4)通过合作学习，培养学生主动与他人合作的精神和团队精神；通过真实记录观察到的现象，体验实事求是的科学态度．教学重难点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．3．感抗的概念及影响感抗大小的因素．4．容抗的概念及影响容抗大小的因素．教学准备电感和电容特性演示仪、小灯泡、直流电源、多组变频电源、不同规格的电容器、不同规格的电感器、收音机、多媒体课件．Ｋ教学过程设计通过观察我们知道了电感器和电容器是组成收音机的重要电子元件，那么电感器和电容器在电路中的作用是什么呢？我们这节课就来学习电感器和电容器对交变电流的作用观察电源分别接直流和交变电流时，小灯泡的亮度有什么变化？这个实验说明了什么？观察开关分别接直流和交流电源时，小灯泡的亮度有什么变化？实验说明了什么？接通直流电源，小灯泡不亮，说明电容器可以板书设计3 电感和电容对交变电流的影响一、电感器对交变电流的阻碍作用1.电感器对交流的阻碍作用的大小用感抗表示2.决定感抗大小的因素：线圈的自感系数和交变电流的频率3.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，线圈的感抗越大4.扼流圈(1)低频扼流圈，“通直流，阻交流”(2)高频扼流圈，“通直流，通低频，阻高频”二、交变电流能够通过电容器电容器接到交流电源两端时，电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流三、电容器对交变电流的阻碍作用1.电容器对交变电流的阻碍作用用容抗表示2.容抗的决定因素：电容器的电容和交变电流的频率3.电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，容抗越小。

教师辅导讲义（教师版）组长签字：二、知识点回顾导入试电笔为什么会发亮？为什么人站在绝缘物体上(例如桌、凳)，手接触试电笔笔尾的金属部分，笔尖接触火线时氖管会发亮？有人这样解释：由于试电笔接触的是交流电源，虽然人站在绝缘物体上，但人与地(面)之间形成了一个电容器，而且这个电容器的容量是比较大的，因此．它对交流电的阻碍作用(即容抗)很小，相当于短路．也就是说相当于将试电笔的两端金属直接接在火线与地线之间，故试电笔中的氖管发亮．这种解释是否正确？将试电笔的笔尖接触在220 V交流电的火线上，在电笔尾部的金属部分和地线间串接一个电容器C.实验结果表明，当C＝20 pF时，试电笔氖管的亮度很弱；只有当C>200 pF时，试电笔氖管的亮度才能与人站在绝缘物体上用试电笔去测火线的亮度相当．然而，人站在绝缘物体上与地面形成的电容器的电容C是远达不到20 pF 的．故上述解释欠妥当.较正确的解释是：当人站在离地面较高的绝缘物体上用试电笔试电时，人与地面间形成的电容容量极小，人与地面间的电阻值极大，故可以把人当作孤立导体来处理(即：认为人本身就是一个电容器)．由于人与电源的火线间经过试电笔而沟通，因此人与火线上的电势始终应该相同，当火线的电势升高或降低时，人体的电势也会随之升高或降低．人体电势的变化过程就是人体这个电容的充放电过程，伴随着人体的充放电，就形成了通过试电笔的充放电电流，因此氖管发亮．1、观察实验现象: 接直流的亮些，接交流的暗些；交变电流频率越高，灯越暗。

结论: 电感对直流电没有阻碍作用对交流电却有。

(2)感抗①物理意义：表示电感器对___交变电流________阻碍作用的大小的物理量．②影响因素：线圈的__自感系数_______越大，交流的___频率____越高，感抗越大．③应用：扼流圈低频扼流圈：可以用来“通_直流_____，阻_交流____”．高频扼流圈：可以用来“通__直流____，通__低频____，阻__高频___”．2．思考判断(1)电感对交变电流阻碍作用越大，感抗就越小．( × )(2)交流电的频率越高，电感对交流的阻碍作用越大．( √ )(3)电感线圈之所以对交变电流有阻碍作用，是由于自感电动势总是阻碍电流的变化．( √ )3．探究交流电感线圈对交变电流的阻碍作用为什么随线圈的自感系数、交变电流的频率的增大而增大呢？【提示】电感线圈的阻碍作用是由交变电流通过线圈时产生的自感电动势引起的，自感系数越大时产生的自感电动势也越大；交变电流的频率越高，电流的变化率也越大，感应电动势也就越大，所以阻碍作用就越大，感抗也就越大．1．基本知识(1)交变电流能够通过电容器①实验电路(如图5­3­2)②实验现象：电路中串有电容器时，接通__直流____电源，灯泡不亮；接通____交流____电源，灯泡亮．③实验结论：_____交流电流____能够通过电容器，___直流电___不能通过电容器．(2)电容器对交变电流的阻碍作用①实验探究更亮，对交变电流有阻碍作用②容抗物理意义：表示电容__对交流阻碍______作用的大小．影响容抗大小的因素：电容器的电容___越大____，交流的频率___越高____，容抗越小．③作用：电容器具有“隔直流，通交流”的作用．2．思考判断(1)电容器在交变电路中，相当于一个电阻，具有分压作用．( √ )(2)电容器接到交流电源时，有自由电荷通过电容器．( × )(3)电容器是通直流、阻交流，通高频、阻低频．( × )3．探究交流A．电流表示数增大C．灯泡变暗 D图A．变亮 BC．没有影响 D【解析】在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势，使线圈产生了感抗．加入铁芯改变了电感的自感系数，自感系数增大，感抗增大，降落的电压增大，灯泡上的【问题导思】当交变电流“通过”电容器时，给电容器充电或放电，形成充电或放电电流，在形成电流的过程中，对自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向移动的时候，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移动，也就是说在给电容器充电或放电过程中，在电容器两极形成跟原电压相反的电压，这就对电流产生了阻碍作用．3．决定容抗的两个因素交流电的频率和电容器的电容．4．电容在电路中的作用交变电流的频率越高，电容器充电时集聚的电荷相对较少，对电荷运动的阻碍作用越小，容抗也越小．同理，电容器的电容越大，容纳电荷的本领越大，充放电时所受的阻碍越小，容抗也就越小，所以电容有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的作用．例一：如图5­3­5所示白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增大时( )A．电容器电容增大B．电容器电容减小C．电灯变暗 D．电灯变亮【审题指导】(1)电容器的容抗与交变电流的频率有关．(2)频率增大时，容抗减小．【解析】电容器的电容是由电容器本身的特性决定的，与外加的交流电源的频率无关，故选项A和B是错误的．当交流电源的频率增加时，电容器充、放电的速度加快，电容器的容抗减小，电流增大，电灯变亮．【答案】 D2.(2014·徐州一中高一检测)如图5­3­6所示的电路中，正弦式电流源电压的有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是( )A．等于220 VB．大于220 VC．小于220 VD．等于零【解析】虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，C正确．例一：如图5­3­7所示，在电路两端加上正弦式电流，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情A．M为电阻，N为电容器，B．M为电感线圈，N为电容器，图5-3-5若直流电压和交变电压的有效值相等，图5-3-6A.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，把电感线圈中的铁芯抽出来时灯变亮D.S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗答案：AC3.在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用了如图5-3-7所示的装置电路，其中代号a、b应选择的元件是（）图5-3-7A.a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈B.a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈C.a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈D.a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈答案：D4.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，如果要把交流成分输送到下一级，应该用如图5-3-8所示的电路中的___________(填“a”或“b”)电路.其中的电容器叫___________,它的作用是___________.图5-3-8答案：b 隔直电容器阻止直流成分,而让交流成分通过5.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.要把低频成分输送到下一级装置，可用如图5-3-9所示电路，其中电容器C叫___________，通过它的是___________（填“高频”或“低频”）成分，它的电容一般较___________（填“大”或“小”），对高频容抗___________.图5-3-9答案：高频旁路电容高频小较小6.如图5-3-10所示是电视机电源的滤波装置，当输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后，能在输出端得到较稳定的直流电.试分析其工作原理及各电容和电感的作用.图5-3-10答案：直流和交流低频成分的电流输入到C1两端,由于C1的“通交流，隔直流”的功能，电流中的交流成分被衰减，而线圈L1有“通直流,隔交流”的功能,电流中的交流成分被衰减,而线圈L有“通直流,阻交流”的功能,直流成分电流顺利通过L,一小部分交流通过L,到达C2两端时,C2进一步滤除电流中残余的交流成分,这样在输出端得到较稳定的直流电供电视机正常工作.7.在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分又有低频成分，如果只需要把低频成分输送到下一级装置，只要在两级电路之间接入一个高频扼流圈就可以了.高频扼流圈是串联还是并联接入电路？如图5-3-11所示的接法对吗？为什么？图5-3-11答案：应串联,题中所给图接法正确.理由略8.如图5-3-12所示，从AO输入的信号中，有直流电流和交变电流.问：图5-3-12(1)现要求信号到达BO两端没有直流电压，需要AB间接一个什么元件？该元件的作用是什么？(2)若要求信号到达BO端只有直流电压，而没有交变电压，则应在AB间接入一个什么元件？该元件的作用是什么？答案：(1)电容器隔直作用(2)电感线圈对交流有阻碍作用课后作业1．关于容抗，下列说法中不正确的是( )A．电容器充电时，容抗小B．电容器充电时，容抗大C．电容器的电容和交变电流的频率一定时，容抗一定与充、放电无关D．以上说法都不对解析：容抗只与电容器的电容大小和交变电流的频率有关．答案：C2．关于感抗，下列说法中不正确的是( )A．感抗是由于电流变化时，在线圈中产生了自感电动势，阻碍电流的变化B．感抗的大小不仅与自感系数有关，还与电流的频率有关C．感抗虽然对交变电流有阻碍作用，但不消耗能量D．感抗是线圈的电阻产生的解析：产生感抗的原因是自感现象；感抗大小X L＝2πfL；交变电流通过线圈时，电能与磁场能相互转化，不消耗电能．答案：D3．对扼流圈的以下说法，正确的是( )A．扼流圈是利用电感器阻碍交变电流的作用制成的B．低频扼流圈用来“通低频、阻高频”C．高频扼流圈用来“通直流、阻交流”D．高频扼流圈对低频交变电流的阻碍作用大，对高频交变电流的阻碍作用很小解析：低频扼流圈用来通直流、阻交流，也不让低频电流通过(对低频电流阻碍作用很大)．而高频扼流圈对高频电流阻碍作用很大，对低频电流阻碍作用较小．高频扼流圈的自感系数较小，低频扼流圈的自感系数较大，故只有A正确．答案：A4．(双选)如图所示，L1和L2是两个完全相同，标有“6 V,0.1 A”的灯泡，C是额定电压10 V的电容器，ab之间接有6 V的交流电源．则( )A．灯泡L1发光，L2不发光B．灯泡L1和L2都发光C．灯泡L1和L2亮度相同D．灯泡L1比L2亮一些解析：交流能够“通过”电容器，但电容器对交流有阻碍作用．答案：BD5．如图所示电路由交变电流供电，如果交变电流的频率升高，则 ( )A．线圈的自感系数增大B．线圈的感抗减小C．电路中的电流增大D．电路中的电流减小解析：线圈的自感系数是线圈自身的属性，选项A错误；交变电流的频率升高，电流的变化率增大，线圈的自感作用增大，感抗增大，线圈对电流的阻碍作用增大，电路中的电流减小，故选项B、C错误，D正确．答案：D6．(双选)如下图所示，平行板电容器与灯泡串联，接在交流电源上，灯泡正常发光，则( )A．把电介质插入电容器，灯泡一定变亮B．把电容器两极板间距离增大，灯泡一定变亮C．把电容器两极板间距离减小，灯泡一定变亮D．使交流电频率增大，灯泡变暗解析：在电容器中插入电介质，电容C增加，容抗减小．电流增加，灯泡变亮；当频率增加时，容抗减小，灯泡也变亮；把电容器两板间的距离增大，将使电容器C减小，容抗增加，灯泡将变暗．答案：AC7．(双选)如右图中，将电灯与电容器串联接入通有交变电流的电路中，灯泡发光，则下列说法中正确的是( )A．自由电荷通过了电容器两极板间的绝缘电介质B．自由电荷没有通过电容器两极板间的绝缘电介质C．接入交变电源使电容器两极板间的绝缘电介质变成了导体D．电容器交替进行充、放电，电路中就有电流，表现为交变电流解析：与电容器串联的灯泡，接在交变电流的电路中，灯泡发光，说明有电流通过灯泡，但形成电流的电荷并没有通过电容器两极板间的电介质，使灯泡发光的电流只是随着电压变化而对电容器不断充电与放电的电流，就好像有电流通过电容器．答案：BD8．如下图所示把电阻、电感、电容并联到某一交流电源上，三个电流表示数相同，若保持电源电压不变，而将频率加大，则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是( )A．I1＝I2＝I3B．I1>I2>I3C．I2>I1>I3 D．I3>I1>I2解析：原来三个电流表的示数相同，说明三个支路中的电阻、感抗、容抗相等，当交变电流的频率加大时，电阻的值不变，感抗变大，容抗减小，因此I1不变，I2减小，I3增大，即有I3>I1>I2，故选项D正确．答案：D9．如下图所示，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220 V、50 Hz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，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是( )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：此题考查电容、电感对交变电流的影响，也就是容抗、感抗与交变电流的关系．当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此L3变亮，L2变暗．又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故L1灯亮度不变，所以选D.答案：D10．如下图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小(如L＝1 mH，C＝200 pF)，此电路的重要作用是( )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：线圈的作用是：“通直流、阻交流，通低频、阻高频”．电容的作用：“通交流、隔直流，通高频、阻低频”．因线圈自感系数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，因电容器C很小，对低频成分的阻碍作用很大，而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小，被它滤掉，最终输出的是低频交流和直流．答案：D11．如图甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“——”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示．关于两图中负载电阻R上得到的电流特征是( )①图甲中R得到的是交流成分②图甲中R得到的是直流成分③ 图乙中R得到的是低频成分④ 图乙中R得到的是高频成分A．①③ B．①④ C．②③ D．②④解析：当交变电流加在电容器上时，有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，甲图中电容器隔直流，R得到的是交流成分，①正确、②错误；乙图中电容器通过交流高频成分，阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，③正确、④错误．答案：A。

5.3电感和电容对交变电流的影响（一）引入新课在直流电路中，影响电流跟电压关系的只有电阻。

在交变电流电路中，影响电流跟电压关系的，除了电阻外，还有电感和电容。

电阻器、电感器、电容器是交变电流电路中三种基本元件。

这节课我们学习电感、电容对交变电流的影响。

（二）进行新课1．电感对交变电流的阻碍作用［演示］电阻、电感对交、直流的影响。

实验电路如下图甲、乙所示：演示甲图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度灯的亮度相同。

说明电阻对交流和直流的阻碍作用相同。

演示乙图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度电键接到直流上，亮度不变；接到交流上时，灯泡亮度变暗。

说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不开关S分别接到直流电源和交流电源上，观察现象接通直流电源，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，交变电流能够“通过”电容器。

电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交变电流能够通过呢？用CAI课件展示电容器接到交变电流源上，充、放电的动态过程。

强调自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，只是当电源电压升高时电容器充电，电荷向电容器的极板上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，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，表现为交流通过了电容器。

3．电容器对交变电流的阻碍作用［演示］电容器对交变电流的影响将刚才实验电路中“1000 μF，15 V”的电容器去掉，观察灯泡的亮度，说明了什么道理？灯泡的亮度变亮了。

说明电容器对交变电流也有阻碍作用。

的确是这样。

物理上用容抗来表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。

容抗跟哪些因素有关呢？请同学们阅读教材后回答。

容抗决定于电容器电容的大小和交变电流的频率.电容越大，在同样电压下电容器容纳电荷越多，因此充放电的电流越大，容抗就越小；交变电流的频率越高，充放电进行得越快，充放电电流越大，容抗越小.即电容列说法正确的是（）A．等于220 V B．大于220 V C．小于220 V D．等于零【答案】C。

《电感和电容对交变电流的影响》教案人教版高二物理选修3-2第五章：5.3 电感和电容对交变电流的影响三维教学目标1、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。

2、过程与方法（1）培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯。

（2）通过实验定性说明电感和电容对交流电的影响。

3、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。

让学生感受做物理实验的乐趣，了解科学探索的过程和艰辛，学以致用！教学重点：电感、电容对交变电流的阻碍作用。

感抗、容抗的物理意义。

教学难点：感抗的概念及影响感抗大小的因素。

容抗概念及影响容抗大小的因素。

教学方法：实验法、总结法、讲解法。

教学手段：学生用低压交直流电源、LC回路振荡器，功率放大器，交流电流表，交流电压表，电感线圈，电容器（2个）第三节 电感和电容对交变电流的影响引入：用一音响放一段重低音音乐，让同学感受声音的不同，引入本节对电感、电容的学习。

师：分析一个之前学过的电感和电容的例题： 板书：在直流电路中“电感就像一个瞬间固执的人”通过分析直流电对电感、电容的理解，从而让同学“猜想”电感和电容对交流电会有怎样的影响？（给大家一分钟时间讨论）请两位同学说出“猜想”电感和电容对交流电的影响，并说明猜想的理由。

（至此用5-6分钟）下面给同学们6-8分钟分组实验，看哪个实验组做的最好！（共10个小组，5组同学验证电感对交流电的影响；5组同学验证电容对交流点的影响）（提前把实验器材分到各个小组），填好下表：电容 （表一）按电路图连接电路 （控制变量法）在以上表格中填“很亮、亮、较亮、较暗、暗、或不亮”实验结论：直流电能否通过电容？__________ ( 填“能或不能”)；交流电能否通过电容？__________ ( 填“能或不能”)；在电压和频率一定情况下电容越大，小灯泡_________ ( 填“越亮 或 越暗”)，说明电路中电流__________ ( 填“越大 或 越小”)， 电容对交流电的阻碍作用__________ ( 填“越大 或 越小”)结论：隔直流、通交流 电感：（表二）按电路图连接电路直 流2V交 流 2V 电容大小220F μ1000F μ220F μ1000F μ亮暗程度1 2直 流10-16V交 流10-16V线圈匝数 1000匝1000匝无铁芯 有铁芯实验结论：电感对直流电的阻碍作用__________ ( 填“较大 或 较小”)；电感对交流电的阻碍作用__________ ( 填“较大 或 越小”)，在电压一定情况下电感越大，小灯泡_________ ( 填“越亮 或 越暗”)，说明电路中电流__________ ( 填“越大 或 越小”)，线圈对交流电的阻碍作用__________ ( 填“越大 或 越小”)。

高中物理 5.3 《电感和电容对交变电流的作用》教课设计新人教版选修 32教课目标：1、认识电感对电流的作用特色2、认识电容对电流的作用特色教课要点：电感和电容对交变电流的作用特色教课难点：电感和电容对交变电流的作用特色教课方法：启迪式综合教课法教课器具：小灯泡、线圈（有铁芯）、电容器、沟通电源、直流电源教课过程：一、引入：在直流电流电路中，电压 U、电流 I 和电阻 R 的关系遵照欧姆定律，在沟通电路中，假如电路中只有电阻，比如白炽灯、电炉等，实验和理论剖析都表示，欧姆定律仍合用。

可是假如电路中包含电感、电容，状况就要复杂了。

二、授新：1、电感对交变电流的作用：实验：把一线圈与小灯泡串连后先后接到直流电源和沟通电源上，察看现象：现象：接直流的亮些，接沟通的暗些。

指引学生得出结论：接沟通的电路中电流小，间接表示电感对沟通有阻挡作用。

为何电感对沟通有阻挡作用？指引学生解说原由：沟通经过线圈时，电流时辰在改变。

因为线圈的自感作用，必定要产生感觉电动势，阻挡电流的变化，这样就形成了对电流的阻挡作用。

实验和理论剖析都表示：线圈的瞬间万变感系数越大、沟通的频次越高，线圈对交流的阻挡作用就越大。

应用：日光灯镇流器是绕在铁芯上的线圈，自感系数很大。

日光灯起动后灯管两头所专心爱心专心-1-需的电压低于220V，灯管和镇流器串连起来接到电源上，得用镇流器对沟通的阻挡作用，就能保护灯管不致因电压过高而破坏。

2、交变电流能够经过电容实验：把白炽灯和电容器串连起来分别接在沟通和直流电路里。

现象：接通直流电源，灯泡不亮，接通沟通电源，灯泡能够发光。

结论：直流不可以经过电容器。

沟通能经过沟通电。

指引学生剖析原由：直流不可以经过电容器是简单理解的，因为电容器的两个极板被绝缘介质分开了。

电容器接到沟通电源时，实质上自由电荷也没有经过两极间的绝缘介质，只是因为两极板间的电压在变化，当电压高升时，电荷向电容器的极板上齐集，形成充电电流；当电压降低时，电荷走开极板，开成放电电流。

第3节电感和电容对交变电流的影响要点一感抗的作用要点二1．电感对交变电流的阻碍作用交变电流通过线圈时，由于电流时刻在变化，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的变化，就形成了对交变电流的阻碍作用．2．交变电流能够“通过”电容器当电容器接到交流电源上时，由于电流时刻在变化，电压升高时，形成充电电流．电压降低时，形成放电电流，充放电交替进行．电路中就好像交变电流“通过”了电容器，实际上自由电荷并没有通过两极板间的绝缘介质．3．电容对交变电流的阻碍作用电源电压推动自由电荷定向运动．而电容器两极板上积累的电荷反抗自由电荷的定向运动．从而产生了电容器对交变电流的阻碍作用．4．当电容器与直流电源的两极相连接时，接通的瞬间因电容器充电产生瞬时电流，充电完毕后，电容器两极板间电压与电源两极间电压相等，电路中没有电流．5．电感、电容接到交流电源上时，电能与磁场能或电场能往复转化，所以不会消耗电能，而电流通过电阻时，必然会产生焦耳热，从而造成电能的损耗．二、电容器、电感器有何应用？1．电容器对交变电流作用的应用(1)隔直电容器，如图5－3－4甲所示，作用是“通交流、隔直流”，因为直流电不能通过电容器．交流电能“通过”电容器，起这样作用的电容器电容更大些．图5－3－4(2)高频旁路电容器，如图5－3－4乙所示，作用是“通高频，阻低频”．因为对不同频率的交流电，频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大，即电容对低频交变电流阻碍作用大，对高频交变电流阻碍作用小，起这样作用的电容器电容要小些．2．电感和电容的组合应用根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合并与电阻组合到一起来完成一定的任务．(1)如果将电容与负载并联，然后与电感串联，就能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分的作用，如图5－3－5甲所示．(2)如果将电感与负载并联，然后与电容串联，就能更好的起到滤掉电流中直流成分和低频成分的作用．如图5－3－5乙所示．图5－3－5一、电感对交变电流的影响【例1】交变电流通过一段长直导线时，电流为I，如果把这根长直导线绕成线圈，再接入原电路，通过线圈的电流为I′，则( )A．I′>I B．I′<IC．I′＝I D．无法比较解析长直导线的自感系数很小，感抗可忽略不计，其对交变电流的阻碍作用可以看作是纯电阻，流经它的交变电流只受到导线电阻的阻碍作用．当导线绕成线圈后，电阻值未变，但自感系数增大，对交变电流不但有电阻，而且有感抗，阻碍作用增大，电流减小．答案B二、交变电流“通过”电容器【例2】对交流电通过电容器的理解正确的是( )A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体B．交变电流定向移动的电荷通过电容器两板间的绝缘介质C．交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器D．交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外)解析电流能“通过”电容器，并非电荷真的通过电容器两板间的电介质，而是交变电流交替对电容器充放电，电容器中并未有电荷通过，电路中有了电流，表现为交变电流通过了电容器．答案CD1.如图5－3－6所示，图5－3－6输入端ab的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中，正确的是(L的直流电阻不为零)( )A．直流成分只能从L通过B．交流成分只能从R通过C．通过R的既有直流成分又有交流成分D．通过L的直流成分比通过R的直流成分要大答案CD解析由于线圈直流电阻不为零，所以有直流通过R，而线圈对交流有阻碍作用，因此也有交流成分通过R，B错，C正确．由于R对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过L，A错，因为导线的一般直流电阻都很小，所以通过线圈的直流要比通过R的要大，D正确．2．如图5－3－7所示电路中，图5－3－7U为220 V交流电源，C为电容器，R是电阻，这一交流电路电压有效值关系是U2＝U2R＋U2C.关于交流电压表的示数，下列说法正确的是( )A．等于220 V B．大于220 VC．小于220 V D．等于零答案C3．如图5－3－8所示，交流电源的电压为220 V，频率f＝50 Hz，三只灯L1、L2、L3的亮度相同，线圈L无直流电阻，图5－3－8若将交流电源的频率变为f＝100 Hz，则( )A．L1灯比原来亮B．L2灯比原来亮C．L3灯和原来一样亮D．L3灯比原来亮答案AC解析电容器的容抗与交流电的频率有关，频率高、容抗小，即对高频交流电的阻碍作用小，所以A项正确．线圈对交流电的阻碍作用随频率升高而增大，所以B项错．电阻R中电流只与交流电有效值及R值有关，所以C项正确，D项错.题型一电容对交变电流的影响如图1所示，某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过．为了保护输电线不至于被压坏，可预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过．电线穿管的方案有两种，甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过，乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过，如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说法正确的是( )图1A．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流．甲、乙两方案都是可行的B．若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的C．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的思维步步高恒定电流和交变电流的区别是什么？钢管与电流间形成什么电器元件？怎样才能消除影响？答案BC解析恒定电流对于一根还是两根钢管毫无影响，但交变电流通过的导线和钢管之间形成电容器，对交变电流有阻碍作用，而两根线从一根钢管中穿过，并且任一时刻电流的方向都等大反向，产生的影响抵消．拓展探究某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图2所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图中a、b、c所示，则如下判断中正确的是( )图2A．AB间是电容器B．BC间是电感线圈C．CD间是电容器 D．CD间是定值电阻答案ABD解析电容器的特性是：闭合开关后，瞬间充电结束后，电路中不再有电流，a对应的AB应是电容器，A对；电感线圈对变化的电流有阻碍作用，对恒定电流无阻碍作用，BC间为电感线圈，B正确；定值电阻的特性是加恒定电压，瞬间即产生恒定的电流，D正确．题型二电容、电感在电路中的综合应用如图3所示，从AO输入的信号中，有直流电和交流电两种成分．图3(1)现在要求信号到达BO两端只有交流电，没有直流电，需要在AB端接一个什么元件？该元件的作用是什么？(2)若要求信号到达BO端只有直流电而没有交流电，则应在AB端接入一个什么元件？该元件的作用是什么？答案根据电容和电感对直流电和交流电的作用原理进行分析．(1)因为BO端不需要直流电，只需要交流电．故根据电容C有“通交流，隔直流”作用，应在AB端接入一个电容器C，该电容器对直流电有阻碍作用，能通过交流电．(2)因为BO端不需要交流电，只需要直流电．故根据电感L有“通直流，阻交流”的作用，应在AB端接入一个电感线圈，该线圈对交流电有阻碍作用，能通过直流电．拓展探究如图4所示，“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动．图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b端输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器( )图4A．甲扬声器是高音扬声器B．C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器C．L1的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器D．L2的作用是减弱通过乙扬声器的低频电流答案BD解析这是一个实际应用问题，考查对电感、电容在高频、低频同时存在的电路中的综合作用．只要抓住基础知识点，就可进行综合分析．电路中的电感和电容作用可以简单概括为：电感——通直流，阻交流，通低频，阻高频；电容——通交流，隔直流，通高频，阻低频.1.如图5所示，L1、L2和L3是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，L3与一个定值电阻R串联．当a、b间接电压有效值为U、频率为f的正弦交流电源时，三只灯泡的亮度相同．现将a、b间接另一正弦交流电源时，发现灯泡L1变亮、L2变暗、L3亮度不变．由此可知，另一正弦交流电源可能是( )图5A．电压有效值仍为U，而频率大于fB．电压有效值大于U，而频率大于fC．电压有效值仍为U，而频率小于fD．电压有效值小于U，而频率大于f答案A解析由题述中与一个定值电阻R串联的灯泡L3亮度不变可知，所接的另一正弦交流电源的电压有效值仍为U.灯泡L1变亮，说明与L1串联的电容器C容抗变小．由影响容抗的因素可知，这是由于正弦交流电的频率增大．所以正确选项是A.2．某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分，为使放大器仅得到交流低频成分，下图所示电路中可行的是( )答案D解析A图放大器得到所有成分；B图放大器可得到直流成分，若为高频扼流圈也可得到低频成分；C图既可得高频成分也可得低频成分；D图通过C1的是高、低频都有，通过C2的是旁路电容让高频成分滤去，故D正确．3.图6如图6所示交流电源的电压有效值跟直流电源的电压相等，当将双刀双掷开关接到直流电源上时，灯泡的实际功率为P1，而将双刀双掷开关接在交流电源上时，灯泡的实际功率为P2，则( ) A．P1＝P2B．P1>P2C．P1<P2 D．不能比较答案B解析开关接在直流电源上时，线圈对直流没有阻碍作用，电能全部转化为小灯泡的内能．而当双刀双掷开关接在交流电源上时，线圈对电流有阻碍作用，因此电能除转化成灯泡的内能外，还有一部分电能与磁场能往复转化，因此P1>P2，故选B.4.图7一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图7所示．一铁块插进线圈之后，该灯将( )A．变亮B．变暗C．对灯没影响D．无法判断答案B解析线圈和灯泡是串联的，因此加在串联电路两端的总电压一定是绕组上的电势差与灯泡上的电势差之和．由墙上插孔所提供的220 V电压，一部分降落在线圈上，剩余的降落在灯泡上．如果一个大电压降落在线圈上，则仅有一小部分电压降落在灯泡上．灯泡上电压变小，将使它变暗．故B正确5．如图8所示，图8白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交变电源的频率减小时( )A．电容器电容增加B．电容器电容减小C．电灯变暗D．电灯变亮答案C解析电容器的电容是由电容器本身的特性所决定的，与外加的交变电源的频率无关，选项A和B是错误的，当交变电源的频率减小时，电容器充放电的速度减慢，电容器的容抗增大，电流减小，电灯变暗，故C对，D错．6．如图9所示，两位同学利用图示装置做实验，第一位同学使ab在导轨上匀速运动，第二位同学使ab在导轨上做变速运动，但两位同学对ab杆做的功一样多，第一位同学的方法使小灯泡消耗电能为W1，第二位同学的方法使小灯泡消耗的电能为W2，它们相比较( )图9A．W1＝W2 B．W1>W2C．W1<W2 D．无法确定答案B解析匀速运动时，产生的感应电动势是稳定的，感应电流也是恒定的，因此在线圈上不会产生感抗，所以通过小灯泡的电流大，消耗的电能多；当ab做变速运动时，产生的感应电动势是变化的，感应电流也是变化的，在线圈上产生感抗，使通过小灯泡的电流减小，因此消耗的电能少．故B正确．7．家庭用吊扇的电源采用220 V单相交变电流，电扇中电动机电路如图10所示，C为电容，L1、L2为定子线圈．吊扇使用了几年后，转速明显变慢，在电容C上并联了一只标有“2μF，400 V”的电容后，吊扇转速明显变快了，试说明理由．图10答案在电容C上并联一只电容后，总电容变大，容抗变小，对交变电流起阻碍作用的容抗变小，线圈L中的电流变大，电动机转速明显加快．8．在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分又有低频成分，如果只需要把低频成分输送到下一级装置，只要在两极电路之间接入一个高频扼流圈就可以了．高频扼流圈是串联还是并联接入电路？图11所示的接法对吗？为什么？图11答案因为高频扼流圈自感系数较小，它有通低频、阻高频的功能，低频通过很容易，而高频很“费力”，但电阻让高频通过，所以高频就几乎不从高频扼流圈通过了．所以应串联，题中所给图接法不正确．9．使用220 V交流电源的设备和电子仪器，金属外壳和电源之间都有良好的绝缘．但是，有时候用手触摸外壳时仍会感到“麻手”，用试电笔测试时氖管也会发光，为什么呢？答案与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板，电源中的交变电流能够“通过”这个“电容器”，虽然这一点点“漏电”一般不会造成人身危险，但是为了确保安全，电器设备和电子仪器的金属外壳都应该接地．。

“电感和电容对交变电流的影响”教学案例普通高中《物理课程标准》中从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度上，提出了高中物理课程的具体目标。

在教学设计过程中，我们需要从这三个维度来构建教学内容和安排教学活动。

下面是结合课程目标的要求，全日制普通高中教科书（试验修订本必修加选修）物理第二册《电感和电容对交变电流的影响》一节的教学设计。

[教学目标]1．知识与技能知道电感线圈有“通直流阻交流”和电容器有“隔直流通交流”的作用；知道感抗、容抗的大小由哪些因素决定；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。

2．过程与方法观察演示实验，理解实验过程中控制变量的方法；通过研究感抗（容抗）与自感系数（电容）的定性关系，获得实验探究过程的体验；通过对电感和电容对交变电流影响的理论分析，体会理论解释实验的成功感受。

3．情感态度与价值观通过实验的互动过程，诱发对探究物理规律的兴趣；简介电感和电容的应用，欣赏物理器件的美妙的应用；通过真实记录观察到的现象和数据，体验实事求是的科学态度。

[教学用具]1．演示交直流电源、小灯泡（12V）、阻值15Ω的电阻、电感线圈（J2426小型变压器）、100μF电容器、低频信号发生器（J2462—1型）等供演示用；2．各种不同型号的高频、低频扼流圈供演示用；3．学生低压交直流电源（最小的输出电压大于16V）、150μF和200μF的电容器、J2426小型变压器（将线圈匝数不同的两组线圈用不同颜色的导线接出）、小灯泡（6V）、导线等供学生实验用（以上器材每二人一组）。

[设计思路]从教材的要求来看，本课题对知识与技能的要求均不高。

一般的教法可以比较简单对电感和电容对交变电流的阻碍作用，进行一些理性的讲解，配合若干验证性的实验，使学生了解感抗和容抗的大小与哪些因素有关。

教材中对演示实验的要求很简单，更没有学生实验的要求。

本教学设计特别强调了对实验的挖掘。

第三节电感和电容对交变电流的影响●本节教材分析本节着重说明交流与直流的区别，有利于加深生对交变电流特点的认识教的重点在突出交流与直流的区别，而不要求深入讨论感抗和容抗的问题可结合校的实际情况，尽可能多地用实验说明问题，不必在理论上进行讨论根据电磁感应的知识，生不难理解感抗的概念和影响感抗大小的因素教中要注意适当复习或回忆已过的有关知识，让生自然地得出结论这样既有利于理解新知识，又有利于培养生的能力，使生会如何把知识联系起，形成知识结构，进而独立地获取新知识对交变电流可以“通过”电容器的道理，课本用了一个形象的模拟图，结合电容器充放电的过程加以说明，使生有所了解即可对于容抗的概念和影响容抗大小的因素，课本是直接给出的，让生知道就可以了，不要作更深的讨论●教目标一、知识目标1理解为什么电感对交变电流有阻碍作用2知道用感抗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二、技能目标1培养生独立思考的思维习惯2培养生用过的知识去理解、分析新问题的习惯三、情感态度目标培养生有志于把所的物理知识应用到实际中去的习习惯●教重点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●教方法实验法、阅读法、讲解法●教用具双刀双掷开关、生用低压交直流电、灯泡（6 V、03 A）、线圈（用变压器的副线圈）、电容器（“103μF、15 V”与“200 μF、15 V”）2个、两个扼流圈、投影片、投影仪●课时安排1课时●教过程一、引入新课［师］在直流电路中，影响电流跟电压关系的只有电阻在交流电路中，影响电流跟电压关系的，除了电阻外，还有电感和电容电阻器、电感器、电容器是交流电路中三种基本元件这节课我们习电感、电容对交变电流的影响二、新课教1电感对交变电流的阻碍作用［演示］电阻、电感对交、直流的影响实验电路如下图甲、乙所示：［师］首先演示甲图，电键分别接到交、直流电上，引导生观察两次灯的亮度，说明了什么道理？［生］灯的亮度相同说明电阻对交流和直流的阻碍作用相同［师］再演示乙图，电键分别接到交、直流电上，引导生观察两次灯的亮度，说明了什么道理？［生］电键接到直流上，亮度不变；接到交流上时，灯泡亮度变暗说明线圈对直流电和交流电的阻碍作用不同［师］确实如此线圈对直流电的阻碍作用只是电阻；而对交流电的阻碍作用除了电阻之外，还有电感为什么会产生这种现象呢？［生］由电磁感应的知识可知，当线圈中通过交变电流时，产生自感电动势，阻碍电流的变化［师］电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗（X L）表示感抗的大小与哪些因素有关？请同们阅读教材后回答［生］感抗决定于线圈的自感系数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［师］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(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”2交变电流能够通过电容器［演示］电容对交、直流的影响实验电路如图所示：［师］开关S分别接到直流电和交流电上，观察到什么现象？说明了什么道理？［生］接通直流电，灯泡不亮；接通交流电，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［师］电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交流电能够通过呢？用A I课件展示电容器接到交流电上，充、放电的动态过程强调自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，只是当电电压升高时电容器充电，电荷向电容器的极板上集聚，形成充电电流；当电电压降低时电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，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，表现为交流通过了电容器3电容器对交变电流的阻碍作用［演示］电容器对交变电流的影响［师］将刚才实验电路中“1000 μF 、15 V”的电容器去掉，观察灯泡的亮度，说明了什么道理？［生］灯泡的亮度变亮了说明电容器对交变电流也有阻碍作用［师］的确是这样物理上用容抗（X)表示电容器对交变电流阻碍作用的大小容抗跟哪些因素有关呢？请同们阅读教材后回答［生］容抗决定于电容器电容的大小和交流电的频率电容越大，在同样电压下电容器容纳电荷越多，因此充放电的电流越大，容抗就越小；交流电的频率越高，充放电进行得越快，充放电电流越大，容抗越小即电容器的电容越大，交变电流频率越高，容抗越小电容器具有“通交流、隔直流”“通高频、阻低频”的特点［师］介绍电感、电容的广泛存在三、小结本节课主要习了以下几个问题：1由于电感线圈中通过交变电流时产生自感电动势，阻碍电流变化，对交变电流有阻碍作用电感对交变电流阻碍作用大小用感抗表示线圈自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大，即线圈有“通直流、阻交流”或“通低频，阻高频”特征2交变电流“通过”电容器过程，就是电容器充放电过程由于电容器极板上积累电荷反抗自由电荷做定向移动，电容器对交变电流有阻碍作用用容抗表示阻碍作用的大小电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小故电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”特征四、作业（略）五、板书设计六、本节优化训练设计1有一电阻极小的导线绕制成线圈接在交流电上，如果电电压峰值保持不变，比较下面哪种情况，通过线圈的电流最小A所加电频率为50 HzB所加电频率为100 Hz所加电频率为50 Hz，减少线圈匝数D在线圈中加入铁芯，所加电频率为100 Hz=5 μF,2=3 μF的两电容器，分别加在峰值一定的交流2有两个电容分别为1电上，比较下列哪种情况通过电容器的电流最大上加f=50 Hz的交变电流A在1B在上加f=50 Hz的交变电流2在上加f=60 Hz的交变电流1上加f=60 Hz的交变电流D在23一段长直导线接在交流电上时电流为I1，如果把这段长直导线密绕成线圈，现接入原电路，通过线圈的电流为I2，则A I2>I1B I2<I1I=I1 D条件不足，无法比较2参考答案：1D 2 3B●备课资料空心杯直流电动机1820年的一天，丹麦物理家奥斯特惊喜地发现：当电流流过导体时，在导体旁边的磁针产生了摆动，这表明电流周围存在磁场奥斯特的发现揭示了电与磁之间的内在联系，从而开辟了电磁的新纪元1831年，英国物理家法拉第通过实验又发现了电磁感应现象法拉第的这个发现可以说是划时代的，因为这个发现使我们人类进入了应用电的时代从此生产技术被推向一个崭新水平，人们也从早期原始的动力中解放出在机械、冶金、纺织等工业领域中，电动机作为生产机械的动力装置，发挥着人力劳动无法比拟的巨大作用在日常生活中，电动机带动着这些电器，使我们的生活更加舒适电动机的广泛应用，为加速扩大生产规模，实现生产的自动化控制，提高生产效率起着重要作用现在，电动机已渗透到国民经济建设的各个领域之中我们知道直流电动机内部结构主要包括两部分：转子和定子这种电动机的转子由转轴、铁芯及其绕组、换向器等构成定子由磁性材料和机座等构成利用带电导体和磁场间的相互作用把电能变为机械能然而由于硅钢片铁芯的存在，使得电动机的转动惯量高、能量损耗多，重量体积大随着技术的不断发展，工业生产自动化程序的不断提高，对电动机的性能也提出了越越高的要求不仅要求电动机具有更低的转动惯量、更宽的调速范围，更长的使用寿命，还要求电动机体积小，重量轻而这是铁芯电动机无法达到的，因此开发无铁芯电动机是技术发展的必然趋势冶金部自动化研究院研制的新型空心杯直流电动机，是一种转子无铁芯电枢结构的新型微特电机，它的转子线圈是用导线按一定角度均匀排列缠绕成杯子形状然后与换向器板连接，构成新的独特的电动机转子由于空心杯转子替代了硅钢片铁芯转子，因而它的结构更加合理，性能大大超过了普通铁芯电动机空心杯电动机转子只有42 g，比铁芯电动机转子轻23 g，所以它的机械时间常数只有5至20毫秒，比铁芯电动机提高一个数量级这意味着空心杯电动机有极快的响应速度由于铁芯转动和涡流的产生都要消耗能量，而空心杯电动机减少了这部分能耗，所以它的效率比铁芯电机高出50%以上减少能耗就意味着省电被铁芯占用的电动机内部空间，现在被线圈或磁性材料充填，使空心杯电动机的结构更加合理，在同等输出功率的条件下，空心杯电机的体积和重量可减少1/3以上高性能的技术优势使空心杯电动机在许多领域发挥着重要作用航天飞行器上应用空心杯电机可以减轻飞行器的重量，在快速响应的随动系统中，像自动调焦镜头、高倍率光驱的随动控制，工业机器人及进入人体内的微型医用机器人，只有空心杯电机才能满足其技术要求目前成熟的空心杯电动机的功率可以达到250 W，应用范围不断扩大，从纺织机、激光扫平仪、环保测尘仪发展到汽车用电机可以预见，一场电机领域内的革命已经悄然临。

电感和电容对交变电流的影响教案【教学目标】1．理解电感和电容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．知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关。

【重点难点】1．电感和电容对交流和直流影响的区别。

2．感抗和容抗的概念，影响感抗和容抗大小的因素。

【教学方法】讲练结合媒体视频播放【教学工具】课件【教学过程】提前预留一节课的时间前置学习，以问题为依托，学生分组讨论，得出结论。

一、电感对交变电流的阻碍作用问题：1.电感线圈对交变电流阻碍作用的本质？2.影响感抗大小的决定因素是什么？3.扼流圈的种类，各自特点以及各自对不同交变电流的作用？结论：1、感抗：电感对交变电流阻碍作用的大小叫做感抗，用X L表示。

2、原因：由于交变电流是不断变化的，所以在电感上产生自感电动势，自感电动势总是阻碍电流变化的，而自感电动势的大小与线圈中电流变化的快慢（f）及线圈的自感系数（L）有关。

3、影响感抗的因素：线圈的自感系数和交变电流的频率。

电感越大，频率越高，感抗越大。

X L＝2πfL4、实际应用：（1）低频扼流圈——通直流、阻交流。

线圈绕在闭合铁芯上，匝数多，自感系数很大。

（L 很大，R 较小，对直流的阻碍作用小，对低频交变电流的阻碍作用很大，对高频交变电流的阻碍作用更大）。

（2）高频扼流圈——通低频、阻高频。

线圈绕在铁氧体芯上，线圈匝数少，自感系数小。

（L 较小，对低频交变电流的阻碍作用较小，对高频交变电流的阻碍作用很大）。

学以致用：1.如图所示电路中，L 为电感线圈，R 为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压为：若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100HZ ，下列说法正确的有:A.电流表示数增大B.电压表示数增大C.灯泡变暗D.灯泡变亮二、电容器对交变电流的阻碍作用问题:1.电容器对直流电和交流电的作用原理？2.决定容抗大小的因素？3.交流电是如何通过电容器的？4.电容电感和电阻对交流电阻碍作用的区别？1、交变电流通过电容器的原理：在交变电压的作用下，电容器交替地进行充电和放电，因而电路中有电流（充电电流和放电电流），表现为交变电流“通过”了电容器，实际上，自由电荷并没有通过电容器。

学案7 电感和电容对交变电流的影响【学习目标】1.通过演示实验，了解电感器和电容器对交变电流的阻碍和导通作用.2.知道感抗和容抗的物理意义以及与哪些因素有关.3.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用．一、电感器对交变电流的阻碍作用[问题设计]如图1所示，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，取直流电源的电压与交流电压的有效值相等．图1(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？[要点提炼]1．感抗：对交变电流的阻碍作用的大小．2．影响感抗的因素：线圈的自感系数越，交流的频率越，感抗越大．3．注意：电感器的感抗是由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．4．扼流圈是利用对交变电流的阻碍作用制成的电感线圈．(1)高频扼流圈高频扼流圈的自感系数很小，只对高频交变电流有较大的阻碍作用，对低频交变电流的阻碍作用较小，对直流的阻碍作用更小．它具有“通流，通频、阻频”的作用．(2)低频扼流圈低频扼流圈的自感系数很大，即使交流的频率较低，它产生的感抗也很大．它具有“通流，阻流”的作用．二、电容器对交变电流的阻碍作用[问题设计]如图2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2(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？[要点提炼]1．容抗：对交变电流的阻碍作用的大小．2．影响容抗的因素：电容器的电容越，交流的频率越，容抗越小．3．注意：电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器．4．电容器在电路中的作用：通流，阻流，通频，阻频.三、电阻、感抗、容抗的对比1．容抗的大小除了与电容自身的性质有关，还与交变电流的频率有关．频率越高，容抗越 (填“大”或“小”)．2．感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关，频率越高，感抗越 (填“大”或“小”)．3．电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身．一、对感抗的理解例1如图3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3A．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，把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮D．S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗二、对容抗的理解例2如图4所示，接在交流电源上的灯泡正常发光，以下说法正确的是 ( )图4A．把电介质插入电容器，灯泡变亮B．增大电容器两极板间的距离，灯泡变亮C．减小电容器两极板间的正对面积，灯泡变暗D．使交变电流频率减小，灯泡变暗三、电阻、感抗、容抗的对比例3如图5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220 V、50 Hz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，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是( )图5A．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变亮四、电感器、电容器在电路中的应用例4在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分，又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输送到再下一级，可以采用如图6所示电路，其中a、b应选择的元件是 ( )图6A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈1.(对感抗的理解)在如图7所示的电路中，L为电感线圈，R为灯泡的电阻值，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝2202sin (100πt) V．若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是( )图7A．电流表示数增大 B．电压表示数增大C．灯泡变暗 D．灯泡变亮2．(对容抗的理解)如图8所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增大时( )图8A．电容器电容增大 B．电容器电容减小C．灯变暗 D．灯变亮3．(电阻、感抗、容抗的对比)如图9所示，三个灯泡相同，而且足够耐压，电源内阻忽略．单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时( )图9A．三个灯亮度相同 B．甲灯最亮，丙灯不亮C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮 D．只有丙灯不亮，乙灯最亮题组一对感抗的理解1．一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图1所示．一铁棒插进线圈后，该灯将( )图1A．变亮 B．变暗C．对灯的亮度没影响 D．无法判断2．如图2所示，输入端ab的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中正确的是(L的直流电阻不为零)( )图2A．直流成分只能从L通过B．交流成分只能从R通过C．通过R的既有直流成分又有交流成分D．通过L的直流成分比通过R的直流成分要大题组二对容抗的理解3．对交变电流通过电容器的理解正确的是( )A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体B．交变电流定向移动的电荷通过电容器两极板间的绝缘介质C．交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器D．交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外)4．有两个电容器的电容分别为C1＝5 μF和C2＝3 μF，分别加在峰值一定的交流电源上，在下列各种情况下，哪一种情况通过电容器的电流最大( )A．在C1上所加交变电流频率为50 Hz B．在C2上所加交变电流的频率为50 HzC．在C1上所加交变电流的频率为100 Hz D．在C2上所加交变电流的频率为100 Hz5．如图3所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A的示数增大，可行的办法是( )图3A．使发电机F的转速增大B．使发电机F的转速减小C．在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D．使电容器两极板间的距离增大题组三电阻、感抗、容抗的对比6.如图4所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是( )图4A．与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈B．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器C．与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器D．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管7.如图5所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯L1变亮，灯L2变暗，灯L3不变，则M、N、L中所接元件可能是 ( )图5A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器题组四电感器、电容器在电路中的应用8.在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分又有低频成分，如果只需把低频成分输送到下一级装置，如图6所示，则下列做法合理的是( )图6A．在ab间接入一个电容器B．在ab间接入一个低频扼流圈C．在ab间接入一个高频扼流圈D．在ab间接入一个电容器或高频或低频扼流圈都可以9．如图7甲、乙所示是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示．关于两图中负载电阻R上得到的电流特征，下列判断正确的是 ( )图7A．图甲中R得到的是交流成分B．B．图甲中R得到的是直流成分C．图乙中R得到的是低频成分D．图乙中R得到的是高频成分10．如图8所示，甲、乙两图中用交流电源，丙、丁两图中用直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同，则下列说法正确的是( )图8A．灯L1比灯L2亮B．灯L3也能发光，但亮度最暗C．灯L2和L4亮度相同D．灯L4比灯L1亮11．某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图9所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图a、b、c所示，则以下判断中正确的是( )图9A．AB间是电容器B．BC间是电感线圈C．CD间是电容器D．CD间是定值电阻高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

高二物理电感和电容对交变电流的影响一、教学目的：1．了解电感对电流的作用特点2．了解电容对电流的作用特点二、教学重点：：电感和电容对交变电流的作用特点三、教学难点：电感和电容对交变电流的作用特点四、教学方法：：启发式综合教学法五、教学用具：：小灯泡、线圈（有铁芯）、电容器、交流电源、直流电源六、教学过程：（一）引入新课：在直流电路中，电压U、电流I和电阻R的关系遵从欧姆定律，在交流电路中，如果电路中只有电阻，例如白炽灯、电炉等，实验和理论分析都表明，欧姆定律仍适用。

但是如果电路中包括电感、电容，情况就要复杂了。

（二）进行新课：1、电感对交变电流的阻碍作用：实验：把一线圈与小灯泡串联后先后接到直流电源和交流电源上，观察现象：现象：接直流的亮些，接交流的暗些。

引导学生得出结论：接交流的电路中电流小，间接表明电感对交流有阻碍作用。

为什么电感对交流有阻碍作用？引导学生解释原因：交流通过线圈时，电流时刻在改变。

由于线圈的自感作用，必然要产生感应电动势，阻碍电流的变化，这样就形成了对电流的阻碍作用。

电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗来表示。

实验和理论分析都表明：线圈的自感系数越大、交流的频率越高，线圈对交流的阻碍作用就越大，感抗也就越大。

应用：日光灯镇流器是绕在铁芯上的线圈，自感系数很大。

日光灯启动后灯管两端所需的电压低于220V，灯管和镇流器串联起来接到电源上，用镇流器对交流的阻碍作用，就能保护灯管不致因电压过高而损坏。

向学生简单介绍扼流圈。

2、交变电流能够通过电容器实验：把白炽灯和电容器串联起来分别接在交流和直流电路里。

现象：接通直流电源，灯泡不亮，接通交流电源，灯泡能够发光。

结论：直流不能通过电容器。

交流能通过电容器。

引导学生分析原因：直流不能通过电容器是容易理解的，因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了。

电容器接到交流电源时，实际上自由电荷也没有通过两极间的绝缘介质，只是由于两极板间的电压在变化，当电压升高时，电荷向电容器的极板上聚集，形成充电电流；当电压降低时，电荷离开极板，开成放电电流。

5.3 电感和电容对交变电流的影响一、教学目标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阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关．二、学习的重、难点重点：电感和电容对交变电流的作用特点．难点：电感和电容对交变电流的作用特点．三、要点导学1、电感和电容对交变电流的影响（1）电感对交变电流的阻碍作用：电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示。

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就越大，感抗也越大。

（2）电容器对交变电流的阻碍作用：电容对交变电流的阻碍作用的大小用容抗表示。

电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，容抗也越小。

这些都表明交变电流能通过电容器。

2、在交变电流电路中，如果把电感的作用概括为“通直流，阻交流；通低频，阻高频。

”则对电容的作用可概括为：通交流，隔直流；通高频，阻低频。

四、问题与例题问题一、电感对交变电流的作用：实验：把一线圈与小灯泡串联后先后接到直流电源和交流电源上，观察现象：现象：接直流的亮些，接交流的暗些．得出结论：接交流的电路中电流小，间接表明电感对交流有阻碍作用．为什么电感对交流有阻碍作用？交流通过线圈时，电流时刻在改变．由于线圈的自感作用，必然要产生感应电动势，阻碍电流的变化，这样就形成了对电流的阻碍作用．电感器在电路中的作用：通直流，阻交流；通低频，阻高频。

“通直流，阻交流”这是对两种不同类型的电流而言的，因为（恒定）直流电的电流不变化，不能引起自感现象，交流电的电流时刻改变，必有自感电动势产生来阻碍电流的变化。

“通低频，阻高频”这是对不同频率的交流而言的，因为交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越强，感抗也就越大。

影响电感器对交变电流阻碍作用大小的因素：感抗的大小与线圈的自感系数和交流电的频率。