电感和电容对交变电流作用
教学目的:
1、了解电感对电流的作用特点.
2、了解电容对电流的作用特点.
教学重点:电感和电容对交变电流的作用特点.
教学难点:电感和电容对交变电流的作用特点.
教学方法:启发式综合教学法
教学用具:小灯泡、线圈(有铁芯)、电容器、交流电源、直流电源.
教学过程:
一、引入:
在直流电流电路中,电压、电流和电阻的关系遵从欧姆定律,在交流电路中,如果电路中只有电阻,例如白炽灯、电炉等,实验和理论分析都表明,欧姆定律仍适用.但是如果电路中包括电感、电容,情况就要复杂了.
二、讲授新课:
1、电感对交变电流的作用:
实验:把一线圈与小灯泡串联后先后接到直流电源和交流电源上,观察现象:
现象:接直流的亮些,接交流的暗些.
引导学生得出结论:接交流的电路中电流小,间接表明电感对交流有阻碍作用.
为什么电感对交流有阻碍作用?
引导学生解释原因:交流通过线圈时,电流时刻在改变.由于线圈的自感作用,必然要产生感应电动势,阻碍电流的变化,这样就形成了对电流的阻碍作用.
实验和理论分析都表明:线圈的自感系数越大、交流的频率越高,线圈对交流的阻碍作用就越大.
应用:日光灯镇流器是绕在铁芯上的线圈,自感系数很大.日光灯起动后灯管两端所需的电压低于220V,灯管和镇流器串联起来接到电源上,得用镇流器对交流的阻碍作用,就能保护灯管不致因电压过高而损坏.
2、交变电流能够通过电容
实验:把白炽灯和电容器串联起来分别接在交流和直流电路里.
现象:接通直流电源,灯泡不亮,接通交流电源,灯泡能够发光.
结论:直流不能通过电容器.交流能通过交流电.
引导学生分析原因:直流不能通过电容器是容易理解的,因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了.电容器接到交流电源时,实际上自由电荷也没有通过两极间的绝缘介质,只是由于两极板间的电压在变化,当电压升高时,电荷向电容器的极板上聚集,形成充电电流;当电压降低时,电荷离开极板,形成放电电流.电容器交替进行充电和放电,电路中就有了电流,表现为交流“通过”了电容器.
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仍会感到“麻手”,用试电笔测试时,氖管发光,这是什么?
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”.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.
3、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,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.
总结:
电容:通高频,阻低频.
电感:通低频,阻高频.
作为优秀的教学工作者,在教学时能够胸有成竹,高中教师在教学前就要准备好教案,做好充分的准备。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容,帮助高中教师掌握上课时的教学节奏。那么,你知道高中教案要怎么写呢?下面是小编为大家整理的“高二物理教案:《电感和电容对交变电流的影响》教学设计”,供大家参考,希望能帮助到有需要的朋友。
高二物理教案:《电感和电容对交变电流的影响》教学设计
知识目标
1、理解为什么电感对交变电流有阻碍作用.
2、知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小,知道感抗与哪些因素有关.
3、知道交变电流能通过电容器.知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用.
4、知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小,知道容抗与哪些因素有关.
能力目标
使学生理解如何建立新的物理模型而培养学生处理解决新问题能力.
情感目标
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.
教学建议
教材分析
本节着重说明交流与直流的区别,有利于加深学生对交变电流特点的认识.教学重点突出交流与直流的区别,不要求深人讨论感抗和容抗的问题.可结合学校的实际情况,尽可能多用实验说明问题,不必在理论上进行讨论.
教法建议
1、根据电磁感应的知识,学生不难理解感抗的概念和影响感抗大小的因素.教学中要注意适当复习或回忆已学过的有关知识,让学生自然地得出结论.这样既有利于理解新知识,又可以培养学生的能力,使学生学会如何把知识联系起来,形成知识结构,进而独立地获取新知识.
2、对交变电流可以"通过"电容器的道理,课本用了一个形象的模拟图,结合电容器充、放电的过程加以说明,使学生有所了解即可.对于容抗的概念和影响容抗大小的因素,课本是直接给出的,让学生知道就可以了,不要作更深的讨论.
3、本节最后,结合实际说明了电容的广泛存在,可以适当加以扩展和引伸,以开阔学生思路和引导学生在学习中注意联系实际问题.
教学设计方案
电感和电容对交变电流作用
教学目的:
1、了解电感对电流的作用特点.
2、了解电容对电流的作用特点.
教学重点:电感和电容对交变电流的作用特点.
教学难点:电感和电容对交变电流的作用特点.
教学方法:启发式综合教学法
教学用具:小灯泡、线圈(有铁芯)、电容器、交流电源、直流电源.
教学过程:
一、引入:
在直流电流电路中,电压 、电流 和电阻 的关系遵从欧姆定律,在交流电路中,如果电路中只有电阻,例如白炽灯、电炉等,实验和理论分析都表明,欧姆定律仍适用.但是如果电路中包括电感、电容,情况就要复杂了.
二、讲授新课:
1、电感对交变电流的作用:
实验:把一线圈与小灯泡串联后先后接到直流电源和交流电源上,观察现象:
现象:接直流的亮些,接交流的暗些.
引导学生得出结论:接交流的电路中电流小,间接表明电感对交流有阻碍作用.
为什么电感对交流有阻碍作用?
引导学生解释原因:交流通过线圈时,电流时刻在改变.由于线圈的自感作用,必然要产生感应电动势,阻碍电流的变化,这样就形成了对电流的阻碍作用.
实验和理论分析都表明:线圈的自感系数越大、交流的频率越高,线圈对交流的阻碍作用就越大.
应用:日光灯镇流器是绕在铁芯上的线圈,自感系数很大.日光灯起动后灯管两端所需的电压低于220V,灯管和镇流器串联起来接到电源上,得用镇流器对交流的阻碍作用,就能保护灯管不致因电压过高而损坏.
2、交变电流能够通过电容
实验:把白炽灯和电容器串联起来分别接在交流和直流电路里.
现象:接通直流电源,灯泡不亮,接通交流电源,灯泡能够发光.
结论:直流不能通过电容器.交流能通过交流电.
引导学生分析原因:直流不能通过电容器是容易理解的,因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了.电容器接到交流电源时,实际上自由电荷也没有通过两极间的绝缘介质,只是由于两极板间的电压在变化,当电压升高时,电荷向电容器的极板上聚集,形成充电电流;当电压降低时,电荷离开极板,形成放电电流.电容器交替进行充电和放电,电路中就有了电流,表现为交流“通过”了电容器.
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仍会感到“麻手”,用试电笔测试时,氖管发光,这是什么?
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”.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.
3、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,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.
总结:
电容:通高频,阻低频.
电感:通低频,阻高频.
作为杰出的教学工作者,能够保证教课的顺利开展,作为高中教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以保证学生们在上课时能够更好的听课,帮助高中教师掌握上课时的教学节奏。那么,你知道高中教案要怎么写呢?下面是小编帮大家编辑的《电感和电容对交变电流的影响学案课件练习》,大家不妨来参考。希望您能喜欢!
三、电感和电容对交变电流的影响──以普通高中《物理课程标准》的课程目标要求来设计
浙江东阳中学韦国清
普通高中《物理课程标准》中从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度上,提出了高中物理课程的具体目标。在--过程中,我们需要从这三个维度来构建教学内容和安排教学活动。下面是结合课程目标的要求,全日制普通高中教科书(试验修订本·必修加选修)物理第二册《电感和电容对交变电流的影响》一节的--。
【教学目标】
1.知识与技能
知道电感线圈有“通直流阻交流”和电容器有“隔直流通交流”的作用;知道感抗、容抗的大小由哪些因素决定;能解释电感和电容对交变电流产生影响的原因;了解电感和电容器在电子技术等方面的应用。
2.过程与方法
观察演示实验,理解实验过程中控制变量的方法;通过研究感抗(容抗)与自感系数(电容)的定性关系,获得实验探究过程的体验;通过对电感和电容对交变电流影响的理论分析,体会理论解释实验的成功感受。
3.情感态度与价值观
通过实验的互动过程,诱发对探究物理规律的兴趣;简介电感和电容的应用,欣赏物理器件的美妙的应用;通过具实记录观察到的现象和数据,体验实事求是的科学态度。
【教学用具】
1.演示交直流电源、小灯泡(12v)、阻值15Ω的电阻、电感线圈(J2426小型变压器)、10μF电容器、低频信号发生器(J2462-1型)等供演示用;
2.各种不同型号的高频、低频扼流圈供演示用;
3.学生低压交直流电源(最小的输出电压大于16V)、15μF和200μF的电容器J2426小型变压器(将线圈匝数不同的两组线圈用不同颜色的导线接出)、小灯泡(6V)、导线等供学生实验用(以上器材每两人一组)。
【设计思路】
从教材的要求来看,本课题对知识与技能的要求均不高。一般的教法可以简单比较电感和电容对交变电流的阻碍作用,进行一些理性的讲解,配合若干验证性的实验,使学生了解感抗和容抗的大小与哪些因素有关。教材中对演示实验的要求很简单,更没有学生实验的要求。
本--特别强调了对实验的挖掘。例如增加了学生互动的实验,不仅帮助学生理解感抗和容抗的概念,提高实验动手能力,更重要的是使学生在互动和探索的过程中,培养学生的合作精神、获得探究的成功体验;通过引入新课时设计的实验,培养学生的问题意识和激发学生的学习兴趣;通过教学中的若干个演示实验的设计,特别是用信号发生器替代变频电源来做实验,使学生感悟科学的探究方法和强化创新的意识。
【教学过程】
一、引入课题
请同学们先来观察一组实验,如图1所示。介绍有关器材:低压交直流电源,小灯泡,3个经过包装的电学元件(根据外面不能判断是何元件)。
演示1:
(1)将小灯泡直接接到交变电流源上,调节电压使灯泡正常发光;
(2)如果将1号电学元件串联入电路中,观察现象(灯泡变暗);
(3)再将2号电学元件串联入电路中,观察现象(灯泡变得更暗);
(4)然后将3号电学元件串联入电路中,观察现象(灯泡仍较暗)。
演示2:
门路1号元件接相同电压的直流上,观察现象[与演示1(1)情况相同亮度];
(2)将2号元件接相同电压的直流上,观察现象(比原来变亮);
(3)将3号元件接相同电压的直流上,观察现象(亮了一下不亮)。
小结:1号元件对交直流的影响几乎相同,2号元件对交变电流的影响较大,3号元件对直流电影响很大,且直流电不能通过3号元件。
根据现象进行猜想,然后经过学生的讨论分析,做出判断。将这三个元件从暗盒中拿出,分别得出1号元件为电阻、2号元件为电感线圈、3号元件为电容器。
从上面观察到的现象说明:除电阻外,电感、电容对直流和交变电流的影响程度是不同的,这是我们要来研究的问题。
二、研究电感线圈对突变电流的阻碍作用
电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗的大小来表示。那么,感抗的大小可能与哪些因素有关呢?
启发学生:可能与自感系数、交变电流的频率和电压等有关。
1.研究感抗与自感系数的关系
提供低压交变电流源、小灯泡、学生实验用的变压器,若干导线,要求学生设计实验,研究感抗与自感系数的定性关系。
学生互动,教师巡回指导,纠正学生的差错在此过程可能出现的问题:(1)基本的连接不会;(2)线圈的连接不会等。
请一组学生简述实验的设计思路及实验现象和由此得到的结果:将灯泡与线圈串联接入交变电流,线圈的连接分两次,一次是线圈匝数较少,另一次线圈的匝数较多,灯泡出现由亮变暗的现象,说明线圈的自感系数大时,线圈对交变电流的阻碍作用大,感抗大。
提示:线圈的自感系数在其他条件不变的情况下,匝数越多自感系数越大。
2.研究感抗与交变电流的频率的关系
如果要研究感抗与交变电流频率的关系应该如何办?──在电压不变的情况下选用变频的交变电流源,为了研究方便,我们可选信号发生器来替代。
演示3:信号发生器可以输出电压一定且不同频率的交变电流。串联好电路,保持电压不变的条件下,使输出交变电流的频率升高,观察到灯泡变暗的现象。说明:频率越高,线圈对交变电流的阻碍越大,感抗越大。
3.研究与交变电流电压的关系(将灯泡换成交变电流表)
演示4:在交变电流频率、线圈的自感系数不变的条件下,交流的电压加倍,电流加倍。可得出感抗与交变电流电压U无关。
结论:L越大感抗越大、越高感抗越大、感抗与U无关。
三、研究电容对突变电流的阻碍作用
电容对交变电流的阻碍作用用容抗来表示。从上面的研究,可以得到推论,容抗的大小可能与电容和交变电流的频率有关。
1.研究容抗与电容C的关系
学生互动:提供电容分别为150μF与200μF的电容器2只。巡回辅导学生做实验。
2.研究容抗与交变电流频率的关系
演示5:信号发生器可以输出不同频率的交变电流。串联好电路,保持电压不变的条件下,使输出交变电流的频率升高,观察到灯泡变亮的现象,说明:频率越高,电容器对交变电流的阻碍越小,容抗越小。
结论:C越大容抗越小、f越高容抗越小。
四、问题讨论
1.分析电感线圈在交直流电中的作用(学生互相议论后回答)
由于交变电流的频率越低感抗越小,而直流电的频率等于0,在直流电中电感对它的阻碍作用几乎没有。所以电感线圈有“通直流阻交流”的作用。
交变电流的频率越高,感抗越大,阻碍作用越大。所以电感有“通低频、阻高频”作用。
理论解释:
(1)电感线圈:直流电通过电感线圈时,由于电流不发生变化,电感线圈对直流电没有阻碍作用;交变电流通过电感线圈时,在线圈中要产生自感现象(自感电流总要阻碍电路中原来电流的变化),所以电感线圈对交变电流有阻碍作用。
(2)为什么线圈的自感系数越大,感抗越大?
自感系数越大,对一定的交变电流产生的自感现象越明显,阻碍作用越大,感抗也越大。
(3)为什么交变电流的频率越高,感抗越大?
交变电流的频率越高,即电流的交化越快,产生的自感现象越明显,阻碍作用越大,感抗也越大。
2.分析电容器在交直流电中的作用(学生互相议论后回答)
由于交变电流的频率越低容抗越大,而直流电的频率为0,在直流电路中,电容对它的阻碍作用很大(无穷大),直流电不能通过电容器。所以电容器有“通交流、隔直流”作用。
交变电流的频率越高,容抗越小,阻碍作用越小,所以有“通高频、阻低频”作用。
理论解释:
(1)电容器:因为电容器的两极板间是绝缘的电介质,直流电不能通过电容器。
(2)交变电流能真正通过电容器吗?
当电容器接上交变电压时,实际上自由电行也没有通过电容两极板间的绝缘介质。p.194图8-10所示,只不过在交变电压的作用下,当电源的电压升高时,电容器充电,电荷向电容极板聚集,形成了充电电流;当电源电压降低时,电荷从电容器的极板上放出,形成了放电电流。电容器交替进行充电和放电,电路中就有了电流,表现为交变电流“通过”了电容器。(3)为什么电容越大,容抗越小?
电容器的电容越大,表明电容器储存电荷的能力越大,在电压一定的条件下,单位时间内电路中充放电移动的电荷量越大,电流越大。所以电容对交变电流的阻碍作用越小,容抗越小。
(4)为什么交变电流的频率越高,容抗越小?
在交变电流的电压一定时,交变电流的频率越高,电路中充放电越频繁,单位时间内电荷移动速率越大,电流越大。所以电容对交变电流的阻碍作用越小,容抗越小。
五、技术上的应用
(1)电工和电子技术中的扼流圈。利用电感对交变电流的阻碍作用制成的,有低频扼流圈和高频扼流圈两种(示意实物)。低频扼流圈匝数为几乎到超过一万,对低频交变电流有较大的阻碍作用,线圈本身电阻较小,对直流电阻碍作用较小;高频扼流圈匝数为几百匝,对低频交变电流的阻碍作用较小,对高频交变电流的阻碍作用很大。
(2)在电子技术中,从某一装置输出的电流常常既有交流成分,又有直流成分。如果只需要把交流成分输送到下一级装置,只要在两级电路之间接入一个电容器(称为隔直电容器)就可以了。如图2所示,电流通过电容器,只能是交流部分通过电容器到达后一级装置,直流电隔在前一级装置。
(3)在电子技术中,从某一装置输出的交流常常既有高频成分,又有低频成分。如果只需把低频成分送到下一级装置,只要在下一级电路的输入端并联一个电容器就可以达到目的,如图3所示。具有这种用途的电容器叫做高频旁路电容器。说明它的工作原理。
说明:频率越高的交流部分容抗越小,易通过电容器。高频部分电流通过电容器分流了,低频部分电流,由于容抗大不易通过电容器而输入到下一级。
(4)电容电感不仅在制造的现成电容器和电感线圈中存在。在导线之间。电子元件及机壳之间,有时会造成较大的影响,这是我们应该注意到的。
【教学体会】
通过本节课的教学实践,尝试了教学方式的多样化。教学中在体现了教师的主导作用的前提下,充分调动了学生的主体活动对教学效果带来了积极的影响。课中的学生实验的互动探究、课题引出时设置的有趣的实验演示以及课堂中学生的相互讨论,从课内的表现来看,对调动学生学习兴趣起到了良好的作用,学生参与积极,促进了学生的自主学习;从课后的反馈来看,对学生深入理解所学的物理知识与技能有帮助。同时体会到,在新课程体系下,尽管我们要用新的理念去改革传统的物理教学,但是物理教学重视实验教学这一传统的做法是我们应该坚持的。
文章来源:http://m.jab88.com/j/45946.html
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