逍遥右脑 2013-01-18 20:14
电感和电容对交变电流的影响
一．教材分析、学情分析
学习本节内容之前，学生刚刚学过交变电流的有关知识，电感和电容对学生而言也并不陌生。学生是带着过去的知识和经验走进堂的，教师应善于抓住新旧知识之间的差异，引发新旧知识之间的冲突，利用最近发展区，促进学生认识水平的提高，从而使学生顺利完成新知识的自主建构。
二、目标
（一）知识与技能目标：
1．理解电感和电容对交变电流的阻碍作用。
2．知道感抗和容抗的物理意义及影响因素。
3．通过实验培养学生观察能力；通过猜想、假设、实验、交流合作与分析论证，培养学生科学探究能力。
（二）过程与方法目标：
1、了解如何通过实验现象得出相关的实验结论的方法。
2、深刻理解对比的实验方法在该实验中的应用。
（三）情感、态度与价值观目标：
1、在实验过程中养成严谨的科学态度。
2、在科学探究和科学辩论中提高科学素养。
3、培养理论联系生活实际的辩证唯物主义思想。
三、重点：
1、探究活动的情境创设及学生探究过程的调控与把握。
2、感抗和容抗的影响因素及特点分析。
3、电容和电感线圈对交流电阻碍作用规律的得出及相关应用。
四、教学难点：
1、影响感抗和容抗的因素及特点分析。
2、电容和电感对交流电阻碍作用的得出及相关应用。
3、学生探究过程的调控与把握。
五、教学过程：
（一）意想不到的实验
(免去新导入的过程，直接将情境融入内容。)
师：今天我们学习 “电容和电感对交变电流的影响”，那么什么是电感呢？
1、学生回答
2、展示
师：看电感就是由导线绕制而成的。如果把电感和小灯泡串联接入电路，会发生什么事情？
生：小灯泡会亮。
（教师演示，灯果然亮了）
师：我们再看一遍。
（教师演示，灯亮了，但明显比刚才变暗了。）
师：这是怎么回事？
（面对意想不到的新情况，学生开始议论纷纷。）
请一位同学上台观察，然后把看到的情况向大家汇报。
（揭开谜底）展示电路图如下：
师：为什么将电由直流切换为交流，灯泡变暗了？
学生自主探究：
a) 小组讨论
b) 获得结论： 交流——自感现象——灯变暗
（二）探究感抗的大小
1、感抗：电感线圈对交流电的阻碍作用叫感抗。
2、学生自主分析影响感抗的因素：
1）猜想与假设
感抗是由于自感现象而产生的。
自感电动势越大感抗越大。
交变电流频率越大，电流变化越快。
2）实验探究：（小组内分工合作，组间竞争）
（1） 保持线圈的自感系数L不变，将直流（f=0）和交流作对比：
（2） 保持交流电的频率f不变，改变线圈的自感系L：
3）结论（小组汇报）：线圈的自感系数L越大，交流电的频率f 越高，电感线圈对交流电的阻碍作用就越大，即感抗越大。
3、感抗的应用——扼流圈
（1）低频扼流圈（展示画面）
结构特点
功能特点
由铜线绕制而成直流电阻很小，通常可以忽略
有铁芯、线圈匝数多（几千匝，甚至超过一万）自感系数很大，一般为几十亨
作用：对低频交流电的阻碍作用很大（对高频交流电的阻碍作用更大）
学生总结特点：通直流，阻交流（低频和高频)
注意问题：低频扼流圈的造价较高
(2)高频扼流圈（结合画面）
结构特点
功能特点
多为空心，少数有铁芯；自感系数很小，一般为几毫亨
匝数少，几百或几千
作用：只对高频交流电有较大的阻碍作用；对低频交流电的阻碍作用较小，对直流电的阻碍作用极小（直流电的频率f = 0）
学生比较该规律中频率的变化，总结高频扼流圈的工作特点：通直流，通低频，阻高频。
（三）“不可理喻”的电容
师：什么是电容？
生：两个相互靠近而又彼此绝缘的导体组成电容。是一种储存电荷的容器。
师：既然构成电容的两个导体彼此绝缘，电荷无论如何也无法通过电容，如果把它和小灯泡串联接入电路，打死我也不相信灯泡会亮！大家觉得呢？有没有反对意见？
（学生稍许沉默，然后开始讨论。注意：老师并没有“命令”学生这么去做，完全是自发的讨论。）
同学甲：我觉得在交流电路里，情况可能不是这么简单。
师：那你怎么认为？
生甲：我觉得灯可以亮。补充一下，这是一种猜测，因为交变电流方向在不断变化嘛。
师：我觉得你分析的挺有道理，但你能不能回答我另一个问题？
生甲：请讲。
师：如果两根导线的线头互相靠近，这算不算电容？
生甲：（略加思索）应该算！
师：那好，一天晚上，你正在台灯下勤奋学习，有人悄悄剪断了你家的导线。
生甲：这个。。。
师：那我们就让事实说话吧。
（邀请生甲上台操作。）
接直流电：灯不亮。
接交流电：灯亮了！
师：虽然我一直在坚持自己的观点，但我们必须得相信事实。看样子是我错了。请问生甲，此时此刻，你有什么感想？
生甲：（不好意思地）没想到我是正确的。只时还不太明白。
师：你的表现其实真的很不错！
（学生鼓掌。）
师：那么电容是如何“通交流”的呢？
师生共同分析，鼓励更多同学发表自己观点。
结论：在交变电压的作用下，电容器交替进行充、放电，电路中就有了电流。
（四）探究容抗的大小
师：请问生甲，你家的电线被剪断了，为什么不能导电？
生甲：我还没想明白。
师：请大家想想，交变电流可以“通过”电容器，电容器对交变电流有没有阻碍作用呢？
1、电容对交流的阻碍作用的大小用容抗表示。
2、自主探究（教师应做好启发和引导工作）：剪断的导线为什么不能“通”交流呢？
猜想：“距离”太大；正对面积太小—电容太小
联想：电容靠不断充放电“通”电流。
推想：电容大一次充电量大；频率高单位时间内充电次数多，所以电流大，容抗小。
3、结论：电容C越大，交流的频率f越高，电容器的阻碍作用越小，容抗越小
4、实际应用：通交流、隔直流，通高频、阻低频。
（五）知识拓展（联系实际，由物理走向生活）
（展示）电容不仅存在于成型的电容器中，也存在于电路的导线、元及机壳间．有时候这种电容的影响是很大的，当交流的频率很高时更是这样．同样．电感也不仅存在于成型的线圈中．下面将要学习的远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．
板书设计
一、感抗
1、定义：电感线圈对交流电的阻碍作用叫感抗。
2、影响感抗的因素：
3．应用
二、容抗
1．定义：电容对交流电的阻碍作用叫容抗
2．影响容抗的因素：
3，应用
七．后练习
C类
1．电感对交变电流的影响的以下说法中，正确的是( ABCD )
A．电感对交变电流有阻碍作用
B．电感对交变电流阻碍作用的大小叫感抗
C．电感对某一频率的交变电流的阻碍作用跟线圈的自感系数有关
D．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大
B类
2．电容对交变电流的影响的以下说法中，正确的是( ACD )
A．交变电流能通过电容器
B．电容器具有通直流、阻交流的作用
C．电容器电容较小时，它具有通高频、阻低频的功能
D．电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小
A类
3．下列说法中，正确的是( D )
A．电感对交流的阻碍作用是因为电感存在电阻
B．电容对交流的阻碍作用是因为电容器有电阻
C．感抗、容抗和电阻一样，电流通过它们做功时都是电能转化为内能
D．在交变电流中，电阻、感抗、容抗可以同时存在