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電感和電容對(duì)交變電流的影響

一．教材分析、學(xué)情分析
學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生剛剛學(xué)過(guò)交變電流的有關(guān)知識(shí)，電感和電容對(duì)學(xué)生而言也并不陌生。學(xué)生是帶著過(guò)去的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)走進(jìn)堂的，教師應(yīng)善于抓住新舊知識(shí)之間的差異，引發(fā)新舊知識(shí)之間的沖突，利用最近發(fā)展區(qū)，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)水平的提高，從而使學(xué)生順利完成新知識(shí)的自主建構(gòu)。
二、目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能目標(biāo)：
1．理解電感和電容對(duì)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(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力；通過(guò)猜想、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)、交流合作與分析論證，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。
（二）過(guò)程與方法目標(biāo)：
1、了解如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論的方法。
2、深刻理解對(duì)比的實(shí)驗(yàn)方法在該實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。
（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：
1、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
2、在科學(xué)探究和科學(xué)辯論中提高科學(xué)素養(yǎng)。
3、培養(yǎng)理論聯(lián)系生活實(shí)際的辯證唯物主義思想。
三、重點(diǎn)：
1、探究活動(dòng)的情境創(chuàng)設(shè)及學(xué)生探究過(guò)程的調(diào)控與把握。
2、感抗和容抗的影響因素及特點(diǎn)分析。
3、電容和電感線圈對(duì)交流電阻礙作用規(guī)律的得出及相關(guān)應(yīng)用。

四、教學(xué)難點(diǎn)：
1、影響感抗和容抗的因素及特點(diǎn)分析。
2、電容和電感對(duì)交流電阻礙作用的得出及相關(guān)應(yīng)用。
3、學(xué)生探究過(guò)程的調(diào)控與把握。

五、教學(xué)過(guò)程：
（一）意想不到的實(shí)驗(yàn)
(免去新導(dǎo)入的過(guò)程，直接將情境融入內(nèi)容。)
師：今天我們學(xué)習(xí) “電容和電感對(duì)交變電流的影響”，那么什么是電感呢？
1、學(xué)生回答
2、展示
師：看電感就是由導(dǎo)線繞制而成的。如果把電感和小燈泡串聯(lián)接入電路，會(huì)發(fā)生什么事情？
生：小燈泡會(huì)亮。
（教師演示，燈果然亮了）
師：我們?cè)倏匆槐椤?br> （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(duì)意想不到的新情況，學(xué)生開(kāi)始議論紛紛。）
請(qǐng)一位同學(xué)上臺(tái)觀察，然后把看到的情況向大家匯報(bào)。
（揭開(kāi)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(xué)生自主探究：
a) 小組討論
b) 獲得結(jié)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(duì)交流電的阻礙作用叫感抗。
2、學(xué)生自主分析影響感抗的因素：
1）猜想與假設(shè)
感抗是由于自感現(xiàn)象而產(chǎn)生的。
自感電動(dòng)勢(shì)越大感抗越大。
交變電流頻率越大，電流變化越快。
2）實(shí)驗(yàn)探究：（小組內(nèi)分工合作，組間競(jìng)爭(zhēng)）
（1） 保持線圈的自感系數(shù)L不變，將直流（f=0）和交流作對(duì)比：
（2） 保持交流電的頻率f不變，改變線圈的自感系L：
3）結(jié)論（小組匯報(bào)）：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(duì)交流電的阻礙作用就越大，即感抗越大。
3、感抗的應(yīng)用——扼流圈
（1）低頻扼流圈（展示畫面）
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

功能特點(diǎn)
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(guò)一萬(wàn)）自感系數(shù)很大，一般為幾十亨
作用：對(duì)低頻交流電的阻礙作用很大（對(duì)高頻交流電的阻礙作用更大）
學(xué)生總結(jié)特點(diǎn)：通直流，阻交流（低頻和高頻)
注意問(wèn)題：低頻扼流圈的造價(jià)較高
(2)高頻扼流圈（結(jié)合畫面）
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

功能特點(diǎn)
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(duì)高頻交流電有較大的阻礙作用；對(duì)低頻交流電的阻礙作用較小，對(duì)直流電的阻礙作用極�。ㄖ绷麟姷念l率f = 0）
學(xué)生比較該規(guī)律中頻率的變化，總結(jié)高頻扼流圈的工作特點(diǎn)：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(gè)相互靠近而又彼此絕緣的導(dǎo)體組成電容。是一種儲(chǔ)存電荷的容器。
師：既然構(gòu)成電容的兩個(gè)導(dǎo)體彼此絕緣，電荷無(wú)論如何也無(wú)法通過(guò)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(huì)亮！大家覺(jué)得呢？有沒(méi)有反對(duì)意見(jiàn)？
（學(xué)生稍許沉默，然后開(kāi)始討論。注意：老師并沒(méi)有“命令”學(xué)生這么去做，完全是自發(fā)的討論。）
同學(xué)甲：我覺(jué)得在交流電路里，情況可能不是這么簡(jiǎn)單。
師：那你怎么認(rèn)為？
生甲：我覺(jué)得燈可以亮。補(bǔ)充一下，這是一種猜測(cè)，因?yàn)榻蛔冸娏鞣较蛟诓粩嘧兓�嘛�?br>師：我覺(jué)得你分析的挺有道理，但你能不能回答我另一個(gè)問(wèn)題？
生甲：請(qǐng)講。
師：如果兩根導(dǎo)線的線頭互相靠近，這算不算電容？
生甲：（略加思索）應(yīng)該算！
師：那好，一天晚上，你正在臺(tái)燈下勤奮學(xué)習(xí)，有人悄悄剪斷了你家的導(dǎo)線。
生甲：這個(gè)。。。
師：那我們就讓事實(shí)說(shuō)話吧。
（邀請(qǐng)生甲上臺(tái)操作。）
接直流電：燈不亮。
接交流電：燈亮了！
師：雖然我一直在堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)，但我們必須得相信事實(shí)�？礃幼邮俏义e(cuò)了。請(qǐng)問(wèn)生甲，此時(shí)此刻，你有什么感想？
生甲：（不好意思地）沒(méi)想到我是正確的。只時(shí)還不太明白。
師：你的表現(xiàn)其實(shí)真的很不錯(cuò)！
（學(xué)生鼓掌。）
師：那么電容是如何“通交流”的呢？
師生共同分析，鼓勵(lì)更多同學(xué)發(fā)表自己觀點(diǎn)。

結(jié)論：在交變電壓的作用下，電容器交替進(jìn)行充、放電，電路中就有了電流。
（四）探究容抗的大小
師：請(qǐng)問(wèn)生甲，你家的電線被剪斷了，為什么不能導(dǎo)電？
生甲：我還沒(méi)想明白。
師：請(qǐng)大家想想，交變電流可以“通過(guò)”電容器，電容器對(duì)交變電流有沒(méi)有阻礙作用呢？
1、電容對(duì)交流的阻礙作用的大小用容抗表示。
2、自主探究（教師應(yīng)做好啟發(fā)和引導(dǎo)工作）：剪斷的導(dǎo)線為什么不能“通”交流呢？
猜想：“距離”太大；正對(duì)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(shí)間內(nèi)充電次數(shù)多，所以電流大，容抗小。
3、結(jié)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(shí)際應(yīng)用：通交流、隔直流，通高頻、阻低頻。
（五）知識(shí)拓展（聯(lián)系實(shí)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(dǎo)線、元及機(jī)殼間．有時(shí)候這種電容的影響是很大的，當(dāng)交流的頻率很高時(shí)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(xué)習(xí)的遠(yuǎn)距離輸電線的電感和電容都很大，它們?cè)斐傻碾妷簱p失常常比電阻造成的還要大．

板書設(shè)計(jì)
一、感抗
1、定義：電感線圈對(duì)交流電的阻礙作用叫感抗。
2、影響感抗的因素：
3．應(yīng)用
二、容抗
1．定義：電容對(duì)交流電的阻礙作用叫容抗
2．影響容抗的因素：
3，應(yīng)用

七．后練習(xí)

C類
1．電感對(duì)交變電流的影響的以下說(shuō)法中，正確的是( ABCD )
A．電感對(duì)交變電流有阻礙作用
B．電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小叫感抗
C．電感對(duì)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(guān)
D．線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，電感對(duì)交變電流的阻礙作用就越大
B類
2．電容對(duì)交變電流的影響的以下說(shuō)法中，正確的是( ACD )
A．交變電流能通過(guò)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(shí)，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(duì)交變電流的阻礙作用就越小
A類
3．下列說(shuō)法中，正確的是( D )
A．電感對(duì)交流的阻礙作用是因?yàn)殡姼写嬖陔娮?br>B．電容對(duì)交流的阻礙作用是因?yàn)殡娙萜饔须娮?br>C．感抗、容抗和電阻一樣，電流通過(guò)它們做功時(shí)都是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D．在交變電流中，電阻、感抗、容抗可以同時(shí)存在

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