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)成嚴謹的科學態(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
感抗是由于自感現象而產生的。
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：（小組內分工合作，組間競爭）
（1） 保持線圈的自感系數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、線圈匝數多（幾千匝，甚至超過一萬）自感系數很大，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，少數有鐵芯；自感系數很小，一般為幾毫亨
匝數少，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�？礃幼邮俏义e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；頻率高單位時間內充電次數多，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有關
D．線圈的自感系數越大，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能
D．在交變電流中，電阻、感抗、容抗可以同時存在

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