2020高中物理 2.5 电容器对交变电流的作用 学案（粤教版选修3-2）

2020高中物理 2.5 电容器对交变电流的作用 学案（粤教版选修3-2）

‎2.5 电容器对交变电流的作用 学案（粤教版选修3-2） ‎ ‎1．交变电流能够通过电容器，实际上也不是自由电荷通过两极板间的绝缘介质，只是由于两极板间的____________在变化，当电压升高时，电荷向电容器的极板上________，电路上形成________电流；当电压降低时，电荷________极板，电路上形成________电流．电压不断变化，电容器交替进行________和________，电路中就有了电流，好像交变电流“通过”了电容器．‎ ‎2．电容器对交变电流的阻碍作用称为________，它跟电容器的________及交变电流的________有关即XC＝____________.‎ ‎3．在电子技术中，在两级电路之间________一个电容器，就可以使交流成分通过，而阻止直流成分通过．这种电容器叫做________电容；若在下一级电路的输入端________一个电容器，可以使________成分通过电容器，________成分输入到下一级装置，这种电容器叫高频________电容器．‎ ‎4．(双选)电容对交变电流的影响，以下说法中正确的是(　　)‎ A．电容对交变电流有阻碍作用 B．电容对交变电流的阻碍作用越小，容抗就越大 C．电容具有“通直流，隔交流，通低频，阻高频”的作用 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 ‎5．(双选)对交变电流能够通过电容器的正确理解是(　　)‎ A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体 B．交变电流能够使自由电荷通过电容器两极板间的绝缘介质 C．交变电流能够使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 D．交变电流“通过”了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外)‎ ‎6．(双选)如图1甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示．关于两图中负载电阻R上得到的电流特征是(　　)‎ 图1‎ A．图甲中R得到的是交流成分 B．图甲中R得到的是直流成分 C．图乙中R得到的是低频成分 D．图乙中R得到的是高频成分 ‎【概念规律练】‎ 知识点一　电容器对交流电的导通作用 ‎1．如图2所示，当开关打到直流电源上，灯泡________；当开关打到交流电源上，灯泡________．‎ 图2‎ ‎2．对电容器能通交变电流的原因，下列说法中正确的是(　　)‎ A．当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流 B．当电容器接到交流电源上时，电容器两极板交替进行充电和放电，电路中才有交变电流 C．在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动 D．在有电容器的交流电路中，电容器不起作用 知识点二　电容器对交流电的阻碍作用 ‎3．(双选)如图3所示平行板电容器与灯泡串联，接在交流电源上，灯泡正常发光，则(　　)‎ 图3‎ A．把电介质插入电容器，灯泡一定变亮 B．把电容器两极板间距增大，灯泡一定变亮 C．把电容器两极板间距减小，灯泡一定变亮 D．使交流电频率增大，灯泡变暗 ‎4．有两个电容分别为C1＝5 μF和C2＝3 μF的电容器，分别加在峰值一定的交流电源上，在下列哪一种情况下通过电容器的电流强度最大(　　)‎ A．在C1上所加交变电流频率为50 Hz B．在C2上所加交变电流频率为50 Hz C．在C1上所加交变电流频率为60 Hz D．在C2上所加交变电流频率为60 Hz 知识点三　隔直电容器和高频旁路电容器 ‎5．如图4所示，(a)、(b)两电路是电容器的两种不同的连接方式，它们各在什么情况下采用？应该怎样选用电容器？‎ 图4‎ ‎6．如图5甲、乙所示，从某一装置中输出的电流既有交流成分，又有直流成分，现要把交流成分输送给下一级，有关甲、乙图的说法正确的是(　　)‎ 图5‎ A．应选用甲图电路，其中C的电容要大 B．应选用甲图电路，其中C的电容要小 C．应选用乙图电路，其中C的电容要大 D．应选用乙图电路，其中C的电容要小 ‎【方法技巧练】‎ 电容器与电感器配合使用时的分析技巧 ‎7．如图6所示是电视机电源部分的滤波装置，当输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后，能在输出端得到较稳定的直流电，试分析其工作原理及各电容和电感的作用．‎ 图6‎ ‎8．在图7所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流；L是一个25 mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R是负载电阻．下列说法不正确的是(　　)‎ 图7‎ A．L的作用是“通低频，阻高频”‎ B．C的作用是“通交流，隔直流”‎ C．C的作用是“通高频，阻低频”‎ D．通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比 答案 课前预习练 ‎1．电压　聚集　充电　离开　放电　充电　放电 ‎2．容抗　电容　频率　 ‎3．串联　隔直　并联　高频　低频　旁路 ‎4．AD　5.CD ‎6．AC　[当交变电流加在电容器上时，有“通交流、隔直流、通高频、阻低频”的特性，甲图中电容器隔直流，R得到的是交流成分．A正确，B错误；乙图中电容器能通过交流高频成分，阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误．]‎ 课堂探究练 ‎1．不亮　亮 解析　直流电不能通过电容器，故灯泡不亮；交流电能够“通过”电容器，故灯泡亮．‎ ‎2．B　[当交变电压加在两极板间时，造成两极板间的电压在周期性地变化，当电压升高时，给电容器充电，电压降低时，电容器放电．在电路中形成充、放电电流，即电路中有交变电流“通过”，选项B正确．]‎ 点评　当直流电路中接入电容器时，由于极板中间充满了绝缘介质，故充电后的电容器将阻隔直流电流；当交流电路中接入电容器时，由于极板的电压作周期性变化，电容器的带电量也会周期性的增大或减小，电容器将会反复充电或放电，这也就是说，电容器可以通交流．‎ ‎3．AC　[在电容器中插入电介质，电容增加，容抗减小，电流增加，灯泡变亮；同理，当频率增加时，容抗减小，灯泡也变亮；把电容器两极板间距离增大，将使电容减小，容抗增加，灯泡将变暗．故正确答案为A、C.]‎ ‎4．C　[交变电流的频率越高、电容器的电容越大，电容器对交变电流的阻碍作用越小．]‎ 点评　电容器对交变电流的阻碍作用叫容抗，容抗大小的公式是XC＝.‎ ‎5．见解析 解析　(a)中C1起隔直流的作用，对下级输出的是交流，应选用电容较大的电容器．(b)中C2起过滤高频的作用：若对下级输出直流，C2选用容量较大的；若对下级输出低频，C2选用容量小的．‎ 图中的C1串联在电路中，它的作用是“通交流、隔直流”，为了使交流成分都能顺利地通过，容抗必须较小，应选用电容较大的电容器．‎ 图中的C2并联在电路中，如果输入端输入的电流中包含有高频和低频两种交流成分，该电容器的作用是“通高频、阻低频”，即对高频电流起旁路作用，而让需要的低频信号输入到下一级，一般取电容较小的电容器；如果输入的电流是直流和交流两种成分，该电容器的作用是滤去交流成分，把直流成分输入到下一极，这时要选用电容较大的电容器．‎ 另外，选用电容器还须注意它的耐压值，以防被击穿．‎ ‎6．C　[电容器在电路中要起到“隔直流、通交流”的作用，应选乙图电路．要使交流成分都顺利通过电容器而输送到下一级，则电容器的容抗要小，容抗与电容成反比，故C的电容要大．]‎ 点评　要把电路中直流成分和交流成分中的交流成分输送到下一级，电容器应串联在前、后级电路中，要把高频成分和低频成分中的低频成分输送到下一级，电容器应并联在后级电路中．‎ ‎7．见解析 解析　当含有多种成分的电流输入到C1两端，由于C1的“通交流、隔直流”的功能，电流中的交流成分被衰减，而线圈L有“通直流、阻交流”的功能，电流中的直流成分顺利通过L，一小部分交流成分通过L，到达C2两端时，C2进一步滤除电流中残余的交流成分，这样在输出端便得到较稳定的直流电，这个直流电供电可使视机内芯正常工作．‎ ‎8．B　[L是一个自感系数很小的高频扼流圈，其作用是“通低频，阻高频”，A正确；C是一个电容很小的电容器，在题图所示电路中，对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗，其作用是“通高频、阻低频”，C正确；因电路中无直流电，B错误；由于L对高频交流的阻碍作用和C对高频交流的旁路作用，使得通过R的电流中，低频交流所占的百分比远大于高频交流所占的百分比，D正确．]‎ 点评　要正确理解电阻、电感、电容对交流和直流的阻碍作用 ‎(1)电阻对交流、直流有相同的阻碍作用，交变电流频率变化时，阻碍作用不变．‎ ‎(2)电感通直流阻交流，通低频阻高频．‎ ‎(3)电容器通交流隔直流，通高频阻低频．‎