高中物理 第二章 交变电流 第五节 电容器对交变电流的作用学案 粤教版选修3-2-粤教版高二选修3-2物理学案VIP免费

第五节电容器对交变电流的作用学习目标重点难点1．通过实验知道电容器对交流电的导通和阻碍作用．2．能说出容抗的物理意义及影响因素．3．能知道电容器在电子技术中的应用．4．能够分析简单交变电路中电容器的作用．重点：电容器对交变电流的阻碍作用．难点：1．容抗概念．2．影响容抗大小的因素．一、电容器仅让交变电流通过1．实验电路2．实验现象电路中串有电容器时，接通稳恒直流电源，灯泡不亮；接通交流电源，灯泡亮．3．实验结论交变电流能够通过电容器，恒定电流不能通过电容器．4．电容器导通交流电的实质两极板间的电压周期性变化，使电容器反复地充电和放电，在电路中形成交变电流．预习交流1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，但是有时用手触摸外壳时会有“麻手”的感觉，用测电笔测试时氖管也会发光，这是为什么呢？采取什么措施可解决这一问题？答案：与电源连接的机芯和金属外壳构成一个电容器，交变电流能够通过这个电容器，也就是说机芯、外壳间始终在进行着充放电，所以能感觉到“漏电”．解决方案就是金属外壳接地，其实现在生产的电气设备都增加了接地线．二、电容器对交变电流的作用1．实验探究（1）实验电路：如图（2）探究过程：①闭合S和S′，改变交流电的频率、电压，观察两个灯泡D和D′的发光情况．②断开S′，使交流电的电压不变，频率变化时，观察灯泡D的亮度变化．③断开S′，交流电的电压、频率不变，改变电容器的电容，观察灯泡的亮度变化．（3）实验结论：电容器对交流电有阻碍作用，且其阻碍作用的大小与交流电的频率和电容器的电容有关．2．容抗电容器对交流电的阻碍作用．3．影响容抗大小的因素电容器的电容越小，容抗越大；交流电频率越低，容抗越大．预习交流2电容器对交流电的阻碍作用同电阻对电流的阻碍作用相同吗？电容器对交流电的阻碍作用与电容器对直流电的阻碍作用相同吗？1答案：均不相同．电阻对电流的阻碍作用与电阻内的自由电荷或导电离子的热运动有关．电容器对直流电为完全的阻隔，不能通过；电容器对交流电的阻碍作用表现为容抗，电容器具有容抗是由于极板充电带有电荷后，会产生阻碍电流的反向电压，从而对继续充电过程产生阻碍作用．三、隔直电容器和高频旁路电容器1．隔直电容器只让交流信号通过而直流成分不能通过，如下图甲所示．2．旁路电容器低频信号不能通过而高频干扰信号可以通过，如下图乙所示．预习交流3隔直电容器和旁路电容器在电路中的作用是否相同？答案：不相同．隔直电容器让有用的交流信号通过；旁路电容器把无用的高频信号过滤掉．一、电容器对交流电的导通作用1．交变电流通过电容器时，自由电荷是否通过了两极板间的绝缘介质？答案：不是，之所以电路中有电流是因为交流电源对电容器不断地充、放电形成的．2．当把电容器单独或是与其他用电器串联接在稳恒直流电源两端时，其两极板间的电压相同吗？如果接在交流电源两端呢？答案：接直流电源时相同，接交流电源时不同．当导线电阻不能忽略，或电路中还串联有其他用电器时，电容器仍然周期性地充电和放电，只是这种情况下电路电压会被电阻或其他用电器分担掉一部分，电容器两极板间的交变电压不再等于电路两端的交变电压了．3．为什么交变电流能“通过”电容器而稳恒电流却不能？答案：（1）电容器的两极板之间是相互绝缘的，不论是恒定电流还是交变电流，自由电荷都不能通过两极板之间的绝缘介质．通常所说的交变电流“通过”电容器，并不是自由电荷穿过了电容器，而是在交流电源作用下，当电压升高时电容器充电，电容器极板上的电荷量增加，形成充电电流，如图甲；当电压降低时电容器放电，电容器极板上的电荷量减少，形成放电电流，如图乙．由于电容器反复不断地充电和放电，使电路中有持续的交变电流．（2）当电容器与稳恒直流电源的两极相连接时，除了接通的瞬间因电容器充电而有瞬时电流外，一旦充电完毕，电容器两极板间的电压与电源两极的电压相等，且保持不变，电路中2就没有电流了．如图，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（）．A．自由电荷通过了电容器两极板间的绝缘电介质...