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1、2022年新課標魯科版3-2 選修三3.3《交變電流中的電容和電感》 WORD教案1
[課時安排]: 1課時
[教學目標]:
(一)知識與技能
1.理解為什么電感對交變電流有阻礙作用。
2.知道用感抗來表示電感對交變電流阻礙作用的大小,知道感抗與哪些因素有關。
3.知道交變電流能通過電容器.知道為什么電容器對交變電流有阻礙作用。
4.知道用容抗來表示電容對交變電流的阻礙作用的大小.知道容抗與哪些因素有關。
(二)過程與方法
1.培養(yǎng)學生獨立思考的思維習慣。
2.培養(yǎng)學生用學過的知識去理解、分析新問題的習慣。
(三)情感、態(tài)度與價值觀
培養(yǎng)學生有志于把所學的物理知識應用到
2、實際中去的學習習慣。
[教學重點]:1.電感、電容對交變電流的阻礙作用。
2.感抗、容抗的物理意義。
[教學難點]:1.感抗的概念及影響感抗大小的因素。
2.容抗概念及影響容抗大小的因素。
[教學器材]:雙刀雙擲開關、學生用低壓交直流電源、燈泡(6 V、0.3 A)、線圈(用變壓器的副線圈)、電容器(“103 μF、15 V”與“200 μF、15 V”)2個、兩個扼流圈、投影片、投影儀
[教學方法]:實驗法、閱讀法、講解法。
[教學過程]:
(一)引入新課
師:在直流電路中,影響電流跟電壓關系的只有電阻。在交變電流路中,影響電流跟電壓關系的,除了電阻外,還有電感和電容。電阻
3、器、電感器、電容器是交變電流路中三種基本元件。這節(jié)課我們學習電感、電容對交變電流的影響。
[板書課題]電感和電容對交變電流的影響
(二)進行新課
1.電感對交變電流的阻礙作用
[演示]電阻、電感對交、直流的影響。實驗電路如下圖甲、乙所示:
師:首先演示甲圖,電鍵分別接到交、直流電源上,引導學生觀察兩次燈的亮度,說明了什么道理?
生:燈的亮度相同。說明電阻對交流和直流的阻礙作用相同。
師:再演示乙圖,電鍵分別接到交、直流電源上,引導學生觀察兩次燈的亮度,說明了什么道理?
生:電鍵接到直流上,亮度不變;接到交流上時,燈泡亮度變暗。說明線圈對直流電和交變電流的阻礙作用不同。
4、師:確實如此。線圈對直流電的阻礙作用只是電阻;而對交變電流的阻礙作用除了電阻之外,還有電感.為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢?
生:由電磁感應的知識可知,當線圈中通過交變電流時,產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流的變化。
師:電感對交變電流阻礙作用的大小,用感抗來表示。感抗的大小與哪些因素有關?請同學們閱讀教材后回答。
生:感抗決定于線圈的自感系數(shù)和交變電流的頻率。線圈的自感系數(shù)越大,自感作用就越大,感抗就越大;交變電流的頻率越高,電流變化越快,自感作用越大,感抗越大。
師:線圈在電子技術中有廣泛應用,有兩種扼流圈就是利用電感對交變電流的阻礙作用制成的。出示扼流圈,并介紹其構造和作用。
(1)低頻扼流圈
5、
構造:線圈繞在閉合鐵芯上,匝數(shù)多,自感系數(shù)很大。
作用:對低頻交變電流有很大的阻礙作用。即“通直流、阻交流”。
(2)高頻扼流圈
構造:線圈繞在鐵氧體芯上,線圈匝數(shù)少,自感系數(shù)小。
作用:對低頻交變電流阻礙小,對高頻交變電流阻礙大。即“通低頻、阻高頻”。
2.交變電流能夠通過電容器
[演示]電容對交、直流的影響。實驗電路如圖所示:
師:開關S分別接到直流電源和交變電流源上,觀察到什么現(xiàn)象?說明了什么道理?
生:接通直流電源,燈泡不亮;接通交變電流源,燈泡亮了。說明了直流電不能夠通過電容器,交變電流能夠“通過”電容器。
師:電容器的兩極板間是絕緣介質(zhì),為什么交變電流能夠通過
6、呢?用CAI課件展示電容器接到交變電流源上,充、放電的動態(tài)過程。強調(diào)自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì),只是當電源電壓升高時電容器充電,電荷向電容器的極板上集聚,形成充電電流;當電源電壓降低時電容器放電,電荷從電容器的極板上放出,形成放電電流。電容器交替進行充電和放電,電路中就有了電流,表現(xiàn)為交流通過了電容器。
3.電容器對交變電流的阻礙作用
[演示]電容器對交變電流的影響
師:將剛才實驗電路中“1000 μF,15 V”的電容器去掉,觀察燈泡的亮度,說明了什么道理?
生:燈泡的亮度變亮了。說明電容器對交變電流也有阻礙作用。
師:的確是這樣。物理上用容抗來表示電容器對交變電流
7、阻礙作用的大小。容抗跟哪些因素有關呢?請同學們閱讀教材后回答。
生:容抗決定于電容器電容的大小和交變電流的頻率.電容越大,在同樣電壓下電容器容納電荷越多,因此充放電的電流越大,容抗就越小;交變電流的頻率越高,充放電進行得越快,充放電電流越大,容抗越小.即電容器的電容越大,交變電流頻率越高,容抗越小。電容器具有“通交流、隔直流”“通高頻、阻低頻”的特點。
師:介紹電感、電容的廣泛存在。
(三)課堂總結、點評
本節(jié)課主要學習了以下幾個問題:
1.由于電感線圈中通過交變電流時產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流變化,對交變電流有阻礙作用.電感對交變電流阻礙作用大小用感抗來表示.線圈自感系數(shù)越大,交變電
8、流的頻率越高,感抗越大,即線圈有“通直流、阻交流”或“通低頻,阻高頻”特征.
2.交變電流“通過”電容器過程,就是電容器充放電過程.由于電容器極板上積累電荷反抗自由電荷做定向移動,電容器對交變電流有阻礙作用.用容抗表示阻礙作用的大小.電容器的電容越大,交流的頻率越高,容抗越小.故電容器在電路中有“通交流、隔直流”或“通高頻、阻低頻”特征。
(四)實例探究
【例1】如圖所示電路中,L為電感線圈,R為燈泡,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=220sin10πt V。若保持電壓的有效值不變,只將電源頻率改為25Hz,下列說法中正確的是 ( )
A.電流
9、表示數(shù)增大
B.電壓表示數(shù)減小
C.燈泡變暗
D.燈泡變亮
解析:由u=220sin100πt,可得電源頻率f= Hz=50 Hz,當電源頻率由原來的50 Hz改為25 Hz時,線圈的感抗減小,在電壓不變的情況下,電路中的電流增大,選項A正確。
燈泡的電阻R是一定的,電流增大時,實際消耗的電功率(P=I2R)變大,燈泡變暗,選項C錯誤,D正確。
電壓表與電感線圈并聯(lián),其示數(shù)為線圈兩端電壓UL,設燈泡兩端的電壓為UR,則電源電壓的有效值為U=UL+UR
因UR=IR,I增大,UR增大,因電源電壓有效值不變,故UL=(U-UR)減小,故選項B正確. 答案:ABD
點評:解決該類問
10、題時將電感和電容看成特殊“電阻”,在交變電流電路中串、并聯(lián)關系仍是適用的。
【例2】圖所示是電視機電源部分的濾波裝置,當輸入端輸入含有直流成分、交流低頻成分的電流后,能在輸出端得到較穩(wěn)定的直流電,試分析其工作原理及各電容和電感的作用。
解析:當含有多種成分的電流輸入到C1兩端,則由于C1的“通交流、隔直流”功能,電流中的交流成分被衰減,而線圈L有“通直流、阻交流”功能,直流成分電流順利通過L.一小部分交流通過L,到達C2兩端時,C2進一步濾除電流中殘余的交流成分,這樣就在輸出端得到較穩(wěn)定的直流電,這個直流電供電視機內(nèi)芯正常工作。
點評:本題聯(lián)系電視機中的實際電路,應分別考慮L、C的作用:L對直流起“短路”作用,對交流起阻礙作用;C對直流“斷路”,對交流有旁路分流作用.本題C1、C2兩次對交流分流,濾波效果 更好
(四)作業(yè)布置
課文作業(yè)(1)至(4)
[教學反思]