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2019-2020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。 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 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，為什么交變電流能夠通過呢？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。強調自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質，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?。唤蛔冸娏鞯念l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，電流表內阻為零。電壓表內阻無限大，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］