電感和電容對交變電流的影響
一.教材分析、學情分析
學習本節(jié)內(nèi)容之前,學生剛剛學過交變電流的有關知識,電感和電容對學生而言也并不陌生。學生是帶著過去的知識和經(jīng)驗走進堂的,教師應善于抓住新舊知識之間的差異,引發(fā)新舊知識之間的沖突,利用最近發(fā)展區(qū),促進學生認識水平的提高,從而使學生順利完成新知識的自主建構。
二、目標
(一)知識與技能目標:
1.理解電感和電容對交變電流的阻礙作用。
2.知道感抗和容抗的物理意義及影響因素。
3.通過實驗培養(yǎng)學生觀察能力;通過猜想、假設、實驗、交流合作與分析論證,培養(yǎng)學生科學探究能力。
(二)過程與方法目標:
1、了解如何通過實驗現(xiàn)象得出相關的實驗結論的方法。
2、深刻理解對比的實驗方法在該實驗中的應用。
(三)情感、態(tài)度與價值觀目標:
1、在實驗過程中養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。
2、在科學探究和科學辯論中提高科學素養(yǎng)。
3、培養(yǎng)理論聯(lián)系生活實際的辯證唯物主義思想。
三、重點:
1、探究活動的情境創(chuàng)設及學生探究過程的調(diào)控與把握。
2、感抗和容抗的影響因素及特點分析。
3、電容和電感線圈對交流電阻礙作用規(guī)律的得出及相關應用。
四、教學難點:
1、影響感抗和容抗的因素及特點分析。
2、電容和電感對交流電阻礙作用的得出及相關應用。
3、學生探究過程的調(diào)控與把握。
五、教學過程:
(一)意想不到的實驗
(免去新導入的過程,直接將情境融入內(nèi)容。)
師:今天我們學習 “電容和電感對交變電流的影響”,那么什么是電感呢?
1、學生回答
2、展示
師:看電感就是由導線繞制而成的。如果把電感和小燈泡串聯(lián)接入電路,會發(fā)生什么事情?
生:小燈泡會亮。
(教師演示,燈果然亮了)
師:我們再看一遍。
(教師演示,燈亮了,但明顯比剛才變暗了。)
師:這是怎么回事?
(面對意想不到的新情況,學生開始議論紛紛。)
請一位同學上臺觀察,然后把看到的情況向大家匯報。
(揭開謎底)展示電路圖如下:
師:為什么將電由直流切換為交流,燈泡變暗了?
學生自主探究:
a) 小組討論
b) 獲得結論: 交流——自感現(xiàn)象——燈變暗
(二)探究感抗的大小
1、感抗:電感線圈對交流電的阻礙作用叫感抗。
2、學生自主分析影響感抗的因素:
1)猜想與假設
感抗是由于自感現(xiàn)象而產(chǎn)生的。
自感電動勢越大感抗越大。
交變電流頻率越大,電流變化越快。
2)實驗探究:(小組內(nèi)分工合作,組間競爭)
(1) 保持線圈的自感系數(shù)L不變,將直流(f=0)和交流作對比:
(2) 保持交流電的頻率f不變,改變線圈的自感系L:
3)結論(小組匯報):線圈的自感系數(shù)L越大,交流電的頻率f 越高,電感線圈對交流電的阻礙作用就越大,即感抗越大。
3、感抗的應用——扼流圈
(1)低頻扼流圈(展示畫面)
結構特點
功能特點
由銅線繞制而成直流電阻很小,通?梢院雎
有鐵芯、線圈匝數(shù)多(幾千匝,甚至超過一萬)自感系數(shù)很大,一般為幾十亨
作用:對低頻交流電的阻礙作用很大(對高頻交流電的阻礙作用更大)
學生總結特點:通直流,阻交流(低頻和高頻)
注意問題:低頻扼流圈的造價較高
(2)高頻扼流圈(結合畫面)
結構特點
功能特點
多為空心,少數(shù)有鐵芯;自感系數(shù)很小,一般為幾毫亨
匝數(shù)少,幾百或幾千
作用:只對高頻交流電有較大的阻礙作用;對低頻交流電的阻礙作用較小,對直流電的阻礙作用極。ㄖ绷麟姷念l率f = 0)
學生比較該規(guī)律中頻率的變化,總結高頻扼流圈的工作特點:通直流,通低頻,阻高頻。
(三)“不可理喻”的電容
師:什么是電容?
生:兩個相互靠近而又彼此絕緣的導體組成電容。是一種儲存電荷的容器。
師:既然構成電容的兩個導體彼此絕緣,電荷無論如何也無法通過電容,如果把它和小燈泡串聯(lián)接入電路,打死我也不相信燈泡會亮!大家覺得呢?有沒有反對意見?
(學生稍許沉默,然后開始討論。注意:老師并沒有“命令”學生這么去做,完全是自發(fā)的討論。)
同學甲:我覺得在交流電路里,情況可能不是這么簡單。
師:那你怎么認為?
生甲:我覺得燈可以亮。補充一下,這是一種猜測,因為交變電流方向在不斷變化嘛。
師:我覺得你分析的挺有道理,但你能不能回答我另一個問題?
生甲:請講。
師:如果兩根導線的線頭互相靠近,這算不算電容?
生甲:(略加思索)應該算!
師:那好,一天晚上,你正在臺燈下勤奮學習,有人悄悄剪斷了你家的導線。
生甲:這個。。。
師:那我們就讓事實說話吧。
(邀請生甲上臺操作。)
接直流電:燈不亮。
接交流電:燈亮了!
師:雖然我一直在堅持自己的觀點,但我們必須得相信事實。看樣子是我錯了。請問生甲,此時此刻,你有什么感想?
生甲:(不好意思地)沒想到我是正確的。只時還不太明白。
師:你的表現(xiàn)其實真的很不錯!
(學生鼓掌。)
師:那么電容是如何“通交流”的呢?
師生共同分析,鼓勵更多同學發(fā)表自己觀點。
結論:在交變電壓的作用下,電容器交替進行充、放電,電路中就有了電流。
(四)探究容抗的大小
師:請問生甲,你家的電線被剪斷了,為什么不能導電?
生甲:我還沒想明白。
師:請大家想想,交變電流可以“通過”電容器,電容器對交變電流有沒有阻礙作用呢?
1、電容對交流的阻礙作用的大小用容抗表示。
2、自主探究(教師應做好啟發(fā)和引導工作):剪斷的導線為什么不能“通”交流呢?
猜想:“距離”太大;正對面積太小—電容太小
聯(lián)想:電容靠不斷充放電“通”電流。
推想:電容大一次充電量大;頻率高單位時間內(nèi)充電次數(shù)多,所以電流大,容抗小。
3、結論:電容C越大,交流的頻率f越高,電容器的阻礙作用越小,容抗越小
4、實際應用:通交流、隔直流,通高頻、阻低頻。
(五)知識拓展(聯(lián)系實際,由物理走向生活)
(展示)電容不僅存在于成型的電容器中,也存在于電路的導線、元及機殼間.有時候這種電容的影響是很大的,當交流的頻率很高時更是這樣.同樣.電感也不僅存在于成型的線圈中.下面將要學習的遠距離輸電線的電感和電容都很大,它們造成的電壓損失常常比電阻造成的還要大.
板書設計
一、感抗
1、定義:電感線圈對交流電的阻礙作用叫感抗。
2、影響感抗的因素:
3.應用
二、容抗
1.定義:電容對交流電的阻礙作用叫容抗
2.影響容抗的因素:
3,應用
七.后練習
C類
1.電感對交變電流的影響的以下說法中,正確的是( ABCD )
A.電感對交變電流有阻礙作用
B.電感對交變電流阻礙作用的大小叫感抗
C.電感對某一頻率的交變電流的阻礙作用跟線圈的自感系數(shù)有關
D.線圈的自感系數(shù)越大,交變電流的頻率越高,電感對交變電流的阻礙作用就越大
B類
2.電容對交變電流的影響的以下說法中,正確的是( ACD )
A.交變電流能通過電容器
B.電容器具有通直流、阻交流的作用
C.電容器電容較小時,它具有通高頻、阻低頻的功能
D.電容器的電容越大,交變電流的頻率越高,電容器對交變電流的阻礙作用就越小
A類
3.下列說法中,正確的是( D )
A.電感對交流的阻礙作用是因為電感存在電阻
B.電容對交流的阻礙作用是因為電容器有電阻
C.感抗、容抗和電阻一樣,電流通過它們做功時都是電能轉化為內(nèi)能
D.在交變電流中,電阻、感抗、容抗可以同時存在
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