“电感和电容对交变电流的影响”教学设计

“电感和电容对交变电流的影响”教学设计

作者：张忠岐

来源：《教育教学论坛·上旬》2010年第12期

摘要：通过观察实验和动手实验，培养学生的动手能力、观察能力、分析推理能力、归纳总结能力，提高学生运用已有知识分析和解决新问题的能力。 关键词：知识；过程；教法

一、教学内容：普通高中课程标准实验教科书《物理》（人教版选修3-2）第五章第3节二、三维目标

1.知识与技能：（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。

2.过程与方法：通过观察实验和动手实验，培养学生的动手能力、观察能力、分析推理能力、归纳总结能力，提高学生运用已有知识分析和解决新问题的能力。

3.情感态度和价值观：通过学生观察实验、动手实验，通过分析、讨论和总结，激发学生的学习兴趣，增强合作意识和互助意识。 二、重点和难点

1.重点：电感和电容对交变电流的作用特点。 2.难点：电感和电容对交变电流作用的理解。 三、学法及教法

1.学法：自主学习、合作学习、探究学习等。 2.教法：演示法、探究法、讨论法、讲授法等。 四、实验器材

小灯泡、线圈（有铁芯）、电容器、交流电源、直流电源。

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五、教学过程

新课引入：我们知道，电阻对电流有阻碍作用，那么电容和电感对电流有没有影响？如果有，又有什么特点和规律？本节课我们共同来探究这个问题。（教师板书课题：§5-3电感和电容对交变电流的影响）

演示实验一：把一线圈与小灯泡串联后，如图甲、乙所示先后接到直流电源和交流电源上，取直流电源的电压与交流电压的有效值相等，闭合电键S，观察灯泡亮度是否相同。 实验现象：接直流电源时小灯泡亮些，接交流电源时小灯泡暗些。

师：直流电源的电压与交流电压的有效值是相等的，为什么接交流电源时小灯泡暗些？生：相互讨论、交流、总结并得出结论——在直流电路中，当电压一定时，只有小灯泡的电阻对电流有阻碍作用。但在交流电路中，由于电流是变化的，除小灯泡的电阻对电流有阻碍作用外，电感对交变电流也有阻碍作用，致使交流电路中的电流比直流电路中的电流小，小灯泡也就暗些。师：总结并板书（不错！这个实验说明，电感对交变电流有阻碍作用。物理上用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小）。

结论1.电感对交变电流的阻碍作用：电感对交变电流有阻碍作用。

感抗：表示电感对交变电流阻碍作用的大小（阻碍作用大感抗就大，阻碍作用小感抗就小）。师：引导学生分析、推理得到以下结论：实验和理论分析都表明：线圈的自感系数L越大、交流的频率f越高，线圈对交变电流的阻碍作用就越大，即线圈的感抗就越大。应用——扼流圈。

a.低频扼流圈：结构：线圈绕在铁芯上，匝数几千甚至超过一万，自感系数几十亨——L很大。作用：通直流，阻交流。

例1：在如图所示的电路中，线圈的自感系数L很大。如果电源中交、直流成分都有，则R2两端的直流电压与R1两端的直流电压大约相等。但R2两端的交流电压比R1两端的交流电压小很多。

b.高频扼流圈：结构：线圈绕在铁氧体芯上（有的是空的），匝数只有几百或几十，自感系数几毫亨——L很小。作用：通低频（通直流），阻高频。

例2：在如图所示的电路中，线圈的自感系数L不是很大。如果电源中低频、高频成分都有，则R2两端的低频电压与R1两端的低频电压相差不大，但R2两端的高频电压比R1两端的高频电压要小很多。

演示实验二：把电容器与小灯泡串联后，如图甲、乙所示先后接到直流电源和交流电源上，取直流电源的电压与交流电压的有效值相等，闭合电键S，观察灯泡亮度是否相同。

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实验现象：接直流电源时小灯泡不亮，接交流时小灯泡发光。师：这个实验说明了什么？生：相互讨论、交流、总结并得出结论——直流不能通过电容器，交流电流能通过电容器。师：总结并板书。

结论2.交变电流能够通过电容器。交流电流能通过电容器，而直流则不能通过电容器。 师：引导学生分析原因——因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了，所以直流不能通过电容器。当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，这是为什么？

师：引导学生分析并得到结论：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，但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。可见，电容不仅存在于成形的电容器中，也存在于电路的导线、元件、机壳间。 演示实验三：在演示实验二中，如果接交流电源小灯泡发光。如果把电容器从电路中取下来，观察小灯泡亮度变化。

实验现象：把电容器从电路中取下来，小灯泡要比有电容器时更亮。师：这个实验说明了什么？生：相互讨论、交流、总结并得出结论——电容器对交变电流有阻碍作用。师：总结并板书。

结论3.电容器对交变电流的阻碍作用：电容器对交变电流有阻碍作用，这个阻碍作用的大小用容抗来表示。

实验和理论分析都表明：电容器的电容C越大、交流的频率f越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，即电容器的容抗就越小。所以，电容器常用来“隔直流，通交流”或“阻低频，通高频”。

教学小结：本节课我们学习了电感和电容对交变电流的影响，希望同学们课后仔细阅读课文、认真复习总结、及时练习提高，将课堂所学内容尽快转变为自己的知识和能力。 作业布置：课本P39“问题与练习”1.2.3；预习下节课。