1、课题：17.3 电感和电容对交变电流的影响课型：新授课 授课时间：2005 年 4 月 18 日教学目标：一、知识目标：1.理解电感、电容对交变电流有阻碍作用；2.知道用感抗和容抗分别表示电感和电容对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗和容抗分别与哪些因素有关。二、能力目标：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。三、思想目标：1.通过电感和电容对交流电的阻碍作用体会事物的相对性与可变性；2.让学生充分体会通路与断路之间的辩证统一性；3.培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度。教学重点：1.电感和电容对于交流电路和直流电路的不同作用；2.感抗、容抗的概念
2、及影响感抗、容抗大小的因素。教学难点：影响容抗大小的因素的理解。教学方法：实验、讲授、启发、讨论教具：双刀双掷开关、学生用低压交直流电源、灯泡（6 V、0.3 A） 、线圈（用变压器的副线圈） 、电容器（“10 3F、15 V ”与“200F、15 V” ）2 个、投影仪、笔记本。教学过程：一、复习提问，引入新课在这节课之前，首先请同学们回答一个的问题。 （投影仪出示问题并将学生的回答展示）教师问：在日光灯电路中，自感线圈起到什么作用？学生答：在启动时，产生瞬时高压；在正常工作时，降压限流。引言：在这个事例中，我们已经领略了某些元件（如电感线圈）在交流电路中的奇妙作用，其规律也比电阻元件要复杂
3、得多。今天，我们将拓宽这方面的介绍。这节课，我们一起来了解电感和电容对交变电流的影响。 （投影仪出示课题）二、新课教学首先，我们来了解电感对交变电流的影响。（一）电感对交变电流的影响演示实验投影仪出示实验电路图（如右图） ，介绍实验器材，按电路图连接好电路；分别将双刀双掷开关与直流及交流电源相接，要求学生观察灯泡的亮暗情况。学生观察后说出现象：双刀双掷开关与交流电源相接时比与直流电源相接时要暗。教师问：为什么会产生这种现象？引导学生从电磁感应的角度去分析，当电感线圈中通过交变电流时，电感线圈产生自感电动势，阻碍电流的变化；而电感线圈中通过直流电时，电感线圈中不会产生自感电动势，仅由绕制线圈的导
4、线的电阻（很小，理想的电感线圈可视为没有电阻）对电流有阻碍作用。教师指出：电感对交变电流有阻碍作用。在物理学上，把电感对交变电流的阻碍作用的大小用“感抗”表示。字母表示“X L”，单位为“欧（） ”。 （投影仪出示下一行内容）1感抗（X L）：电感对交变电流的阻碍作用的大小。单位：欧（） 。教师问：感抗的大小跟哪些因素有关呢？要求学生阅读教材 P219P220 关于电感对交变电流的阻碍作用这一部分内容，然后回答：与线圈的自感系数（L）及交流电的频率（f）有关，且 L 越大、f 越高，X L越大。 （投影仪出示下两行内容）2决定感抗大小的因素：线圈的自感系数（L） 、交流电的频率（f） 。L 越
5、大、f 越高，X L越大。教师在这里可结合电磁感应的知识引导学生分析一下原因，同时，为帮助学生记忆，教师可告诉学生计算感抗的公式： 。f2教师出示扼流圈并说明：在电工和电子技术中使用的扼流圈，就是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的，通常有两种低频扼流圈和高频扼流圈。要求学生观察构造及分析其作用。3扼流圈低频扼流圈构造：线圈绕在闭合铁芯上，线圈匝数多，故自感系数大（一般在几十亨利） 。另外电阻小。作用：对低频交流电有较大阻碍作用，得：“通直流，阻交流” 。高频扼流圈构造：线圈绕在铁氧体芯上，有的是空心的，线圈匝数少，故自感系数小（一般在几个毫亨） 。作用：对低频交变电流阻碍小，对高频交变电流阻碍
6、大。 “通低频，阻高频”.教师对比说明：铁芯易磁化，L 较大，铁氧体芯不易磁化，L 较小。教师提出问题：请同学们分析一下，低频扼流圈对高频交流电是否有显著的阻碍作用？高频扼流圈对低频交流电是否有显著的阻碍作用？学生讨论分析后，答：低频扼流圈对高频交流电有显著的阻碍作用；高频扼流圈对低频交流电无显著的阻碍作用。教师说明：低频扼流圈虽然对高、低频交流都有显著的阻碍作用，但一方面造价较高（怎么会造价高？学生分析回答。 ） ，另一方面可能不符合电路设计意图譬如，只要求阻低频，不要求阻高频。学生会疑惑（不可能）！。而高频扼流圈的性能就比较奇特了，因为它事实上是有选择的如果在电子线路中存在高频、低频的信号
7、“混杂” ，在通过高频扼流圈后，就形成了一种“过滤”的作用结果就只剩余低频信号了（如右图所示） ，我们把高频扼流圈的这种作用叫做“滤波” 。教师进一步说明：由于高频、低频的相对性，高频扼流圈的这种作用事实上可以推广成为电感线圈的一种共性，即“通低频、阻高频” 。过渡：既然我们的电路可以设计选择“通低频、阻高频” ，可不可以选择“通高频、阻低频”呢？电感显然是不能的。下面来了解另一种交流元件电容对交变电流的影响，看是否可能实现。 （投影仪出示下一行内容）（二）电容对交变电流的影响演示实验投影仪出示实验电路图（如右图） ，介绍实验器材，按电路图连接好电路；分别将双刀双掷开关与直流及交流电源相接，要
8、求学生观察灯泡的发光情况。学生观察后说出现象：双刀双掷开关与直流电源相接时，灯泡不亮，与交流电源相接时，灯泡亮了。教师问：这种现象说明了什么呢？学生答：直流电不能通过电容器，交流电能够通过电容器。教师问：电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交流电能够通过呢？要求学生阅读课文 P220关于“交变电流能够通过电容器”的内容。学生阅读后回答：当电容器接到交变电源上时，实际上自由电荷也没有通过电容器两极板间的绝缘介质，只不过在交变电压的作用下，当电源电压升高时，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
9、电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器。教师可形象地说明：电容器的极板就象一个可以“囤积”和“疏散”电荷用的据点，而在囤积和疏散的过程中，电路中必须要有电荷的流动，这就形成的电流，从而造成一种导通的事实。其实，电荷只是通过了导线，而并没有通过电容器中的绝缘介质。教师强调说明：当电容器接到交变电源上时，实际上自由电荷也没有通过电容器两极板间的绝缘介质，只不过在交变电压的作用下，电容器交替进行充电和放电，表现为交流“通过”了电容器。演示实验：在上一个实验中，将双刀双掷开关与交流电源相接，再一次观察灯泡的亮度，再将“10 3F,15 V”的电容器去掉，观察灯泡的亮度。学生观察后回答：去掉电
10、容器，灯泡比原来变亮。教师问：这种现象说明了什么呢？学生答：电容器对交变电流也有阻碍作用。教师说明：容抗产生的原因为“电容器极板上电荷的积累对电荷定向运动阻碍” 。教师指出：电容对交变电流有阻碍作用。在物理学上，把电容对交变电流的阻碍作用的大小用“容抗”表示。字母表示“X C”，单位为“欧（） ”。 （投影仪出示下一行内容）1容抗（X C）：电容对交变电流的阻碍作用的大小。单位：欧（） 。教师问：容抗的大小跟哪些因素有关呢？要求学生阅读教材 P220关于“电容器对交变电流的阻碍作用” 。学生阅读后回答：与电容器的电容（C）及交流电的频率（f）有关，且 C 越大、f 越高，X C越小。 （投影仪
11、出示下两行内容）2决定容抗大小的因素：电容器的电容（C） 、交流电的频率（f） 。C 越大、f 越高，X C越小。教师引导学生理解：在同样的交变电压下，电容器的电容越大，即能够容纳的电荷越多，因此充放电的电流越大，容抗就越小；交流电的频率越高，充放电就进行得越快，充放电流越大，容抗越小。为帮助学生记忆，教师可告诉学生计算容抗的公式： 。c1f2c要求学生结合决定容抗大小的因素分析电容器的特点。 （投影仪出示下一行内容）3电容器的特性：“通交流，隔直流” 、 “通高频，阻低频” 。要求学生思考：使用 220V 交流电源的电气设备和电子仪器，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
12、仍会感到“麻手” ，用试电笔测试时，氖管发光，这是为什么？引导学生说明原因：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” 。教师说明：虽然这一点“漏电”一般不会造成人身危险，只是为了在机身和外壳间真的发生漏电时确保安全，电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地。教师进一步说明：电容不仅存在于成形的电容器中，也存在于电路的导线、无件、机壳间。有时候这种电容的影响是很大的，当交变电流的频率很高时更是这样。同样，电感也不仅存在于线圈中，长距离输电线的电感和电容都很大，它们造成的电压损失常常比电阻造成的还要大。三、巩固练习如图所示电路中，三只电灯的亮度相同，
13、如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何改变？为什么？解析：当交变电流的频率增大时，线圈对交变电流的阻碍作用增大，通过灯泡 L1的电流将因此而减小，所以灯泡 L1的亮度将变暗；而电容对交变电流的阻碍作用则随交变电流频率的增大而减小，即流过灯泡 L2的电流增大，所以灯泡 L2的亮度将变亮.由于电阻的大小与交变电流的频率无关，流过灯泡 L3的电流不变，因此其亮度也不变。四、总结与扩展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”来表示。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
14、高频”特征。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。事实上，对于交流电路而言，除了电阻元件、电感元件、电容元件外，还可以出现二极管、三极管。正是这些丰富多彩的元件，赋予了交变电路丰富多彩的性能。如果把直流电路比做独奏曲的话，交流电可以说是交响曲。希望大家掌握了更丰富的知识后，能领略到它完美的和声。五、作业布置1完成 P221练习二；2预习下一节“变压器” 。板书设计17.3 电感和电容对交变电流的影响一、电感对交变电流的影响1感抗（X L）：2决定感抗大小的因素：3扼流圈低频扼流圈高频扼流圈二、电容对交变电流的影响1容抗（X C）：2决定容抗大小的因素：3电容器的特性：教学后记：
