2021-2022学年高二物理沪科版选修3-2课件：1.5 日光灯与自感现象（2）
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第一章 电磁感应与现代生活
学案5 日光灯与自感现象
一支40W的日光灯管，它需要近千伏的电压， 而它的正常发光，只要108V左右的电压。我国电 路的电压是220V。那么，日光灯是怎么获得日光 灯起辉电压的呢？
探究日光灯电路
主要由灯管、起动器、镇流器组成
探究日光灯电路
探究日光灯电路
探究日光灯电路
方向： 电流增加时，阻碍电流增加，与原电动势原电流 ）反向；电流减小时，阻碍电流减小，与原电动势（原电 流）同向；
大小： 与电流的变化率成正比
L：比例系数
E
L
I t
探究自感现象
❖ 2、自感系数L：比例系数L叫自感系数,简称“自感”或“电 感”,自感系数L由线圈本身的性质决定，与线圈是否通电无 关。
探究自感现象❖通电自感分析：
I IA2
IA1
t
过程：S闭合Biblioteka 能量：IL、φL增大
图像：
自感电动势
IL渐增
通电开始，线圈开始储存能量，延缓电流增大
IL稳定
1
在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻值相等，自感线圈L的电阻 值可认为是零．在接通开关S时，则( ) A．在电路甲中，A将渐渐变亮 B．在电路甲中，A将先变亮，后渐渐变暗 C．在电路乙中，A将渐渐变亮 D．在电路乙中，A将由亮渐渐变暗，后熄灭
S闭合时 稳定后
L阻碍电流的增大
由于R阻值很大 流过B灯电流很小
所以B比A先亮 所以B灯逐渐变暗
B正确
2.如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻
较小，则：(1)当开关S由断开变为闭合时，A灯泡的亮度
将如何变化？ 马上亮，然后慢慢熄灭
(2)当开关S由闭合变为断开时， S
A
A灯泡的度又将如何变化？
C:镇流器产生自感电动势
D:镇流器被短接
与外加电压一起形成瞬时高压 不再起限流和降压作用
使日光灯点亮而正常发光
灯管将会烧坏
互感现象
问题1：产生电磁感应的条件？ 问题2：如图，接通、断开开关Ｓ，B线圈会不会产生感应电动势？
互感现象
1、互感现象、互感、互感电动势： 互感：当一个线圈中电流变化，在另一个线圈
两端灯丝给 气体加热 并给气体加 上高电压
发出紫外线
在高压下 导电
受到紫外 线照射时
荧光粉发 出可见光
探究日光灯电路
启动时提供瞬时高压 正常工作时降压限流
探究日光灯电路
日光灯中的镇流器利用了自感现象
探究自感现象
❖ 问题：接通、断开开关Ｓ，A线圈会不会产生感 应电动势？
探究自感现象 ❖1、演示实验（通电自感）：
电流流向
日光灯启动的三个阶段
第一 阶段：
刚合上开关瞬时，电压几乎全部加在启动器上 ，使U形双金属片受热伸展，接通电路，构成电流回路。 使电流流过镇流器和两端灯丝，灯丝被加热而发射电子。
日光灯启动的三个阶段
第二阶段：
启动器动静触片接触后，触片温度下降恢复断开电 路。镇流器电流突然中断，产生高的自感电动势，它和电源电 压叠加后加在灯管两端，导致管内惰性气体电离发生弧光放电 。发出日光色的可见光。
的发光情况，下列叙述中正确的是( ) A:灯管两端不能产生瞬时高压
A．只把S1接通，S2、S3不接通，日光灯就能正常发光
B．把S1和S2接通后，S3不接通，日光灯就能正常发光 B:日光灯被短路
C．S3不接通，接通S1和S2后再断开S2，日光灯就能正常发光
D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光
A．启动器两脚A、B与启动器座接触不良 B．电容器C断路 C．电容器C击穿而短路 D．镇流器自感系数L太大
启动器接通，但不能自动断开电容器C短路了
一、自感现象
1、通电自感：产生的感应电动势阻碍自身电流的增大 2、断电自感：产生的感应电动势阻碍自身电流的减小
二12、 、、自自自感感感电系系动数势L数：的与大线小圈：大E小、形L状、It圈数、有无铁芯有关
中产生感应电动势的现象，称为互感。
互感现象
1、互感现象应用及防止：
应用：收音机天线、变压器
避免:电路板抗干扰布线
1.如图所示，电路中电源的内阻不能忽略， R的阻值和L的自感系数都很大，A、B为 两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列 说法正确的是( ) A．A比B先亮，然后A灭 B．B比A先亮，然后B逐渐变暗 C．A、B一起亮，然后A灭 D．A、B一起亮，然后B灭
自感线圈产生自感电动势来阻碍电流的流入 在电路甲中，通过灯泡的电流只能慢慢增加 在电路乙中，通过自感线圈的电流逐渐增加，而通过灯泡的电流逐 渐减小，流过线圈的电流最大时，通过灯泡的电流可以认为是零
探究自感现象 ❖2、演示实验（断电自感）：
探究自感现象 ❖2、断电自感分析
I
ILA
过程：
S断开
能量：
IL、φL减小
图像：
自感电动势
IL渐减
开始断电，线圈释放储存能量，延缓电流减小
t
IL=0
2
如图是用于观察自感现象的电路图，设线圈的自感系数较大，线圈的直流电 阻RL与灯泡的电阻R满足RL≪R，则在开关S由闭合到断开的瞬间，可以观察 到( ) A．灯泡立即熄灭 B．灯泡逐渐熄灭 C．灯泡有明显的闪亮现象 D．只有在RL≫R时，才会看到灯泡
日光灯启动的三个阶段
第三阶段：
启辉后，管内电阻下降，灯管回路电流增加，镇
流器两端电压降跟着增大，氖泡两端电压大为降低，启动器保 持断开状态而不起作用。
态。
电流由管内气体导电而形成回路，灯管进入工作状
探究自感现象 ❖自感现象的防止：
防止:双线并绕
如图是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯
三、日光灯原理
1.起动器的作用是开关闭合后把连接灯管两端灯丝的电路接通． 2.镇流器在起动器把电路突然中断的瞬间，产生一个瞬时高压加在
灯管上，使日光灯管成为通路开始光． 3.日光灯正常工作时，镇流器起到降压作用．
电流不变时，则电流产生 的磁场的磁通量不变，不 能产生自感电动势
电流增大时，电流产生的磁场 的磁通量增大，根据楞次定律 和右手定则可判断自感电动势 的方向与原电流方向相反
探究自感现象
启动时提供瞬时高压 正常工作时降压限流
探究自感现象
起到一个开关的作用
能使动靜触片不 产生电火花保护 触点
氖泡 电容器
有明显的闪亮现象
电路稳定时，由于RL≪R，那么IL≫IR S断开的瞬时，在L上产生的自感电动势要阻碍电流的减小，流过线圈的电 流IL通过灯泡，由于IL≫IR，因此灯开始有明显的闪亮．
若RL≫R，则IL≪IR，这样不会有明显的闪亮
探究自感现象
❖ 1、自感电动势：在自感现象中产生的电动势，用E表示 作用： 总是阻碍电流的变化，即延缓电流变化。
闪亮一下，然后慢慢熄灭
L
3.关于线圈的自感系数，下面说法正确的 是( ) A．线圈的自感系数越大，自感电动势就 一定越大 B．线圈中电流等于零时，自感系数也等 于零 C．线圈中电流变化越快，自感系数越大 D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及 有无铁芯决定
自感电动势的大小与自 感系数有关 还与电流的变化率有关
自感系数是由线圈本身的 因素及有无铁芯决定的
4.日光灯是最常用的节能照明工具，它的主要构成有灯管、镇流器、启动 器．启动器的构造如图所示，为了便于日光灯工作，常在启动器两端并上一 个纸质电容器C，现有一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮，经检查， 灯管是好的，电源电压正常，镇流器无故障，其原因可能是( )
自感系数L： 与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关。 单位：亨利，简称亨，符号H；毫亨（mH)、微亨（μH） 1H=103mH=106μH 1H定义：如果通过线圈的电流在1S内改变1A时，产生的电动 势是1V，这个线圈的自感系数就是1H。
3
下列说法正确的是( ) A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自 感电动势 B．当线圈中电流不变时，线圈中有稳定 的自感电动势 C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电 动势的方向与线圈中电流的方向相反 D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电 动势的方向与线圈中电流的方向相反
学案5 日光灯与自感现象
一支40W的日光灯管，它需要近千伏的电压， 而它的正常发光，只要108V左右的电压。我国电 路的电压是220V。那么，日光灯是怎么获得日光 灯起辉电压的呢？
探究日光灯电路
主要由灯管、起动器、镇流器组成
探究日光灯电路
探究日光灯电路
探究日光灯电路
方向： 电流增加时，阻碍电流增加，与原电动势原电流 ）反向；电流减小时，阻碍电流减小，与原电动势（原电 流）同向；
大小： 与电流的变化率成正比
L：比例系数
E
L
I t
探究自感现象
❖ 2、自感系数L：比例系数L叫自感系数,简称“自感”或“电 感”,自感系数L由线圈本身的性质决定，与线圈是否通电无 关。
探究自感现象❖通电自感分析：
I IA2
IA1
t
过程：S闭合Biblioteka 能量：IL、φL增大
图像：
自感电动势
IL渐增
通电开始，线圈开始储存能量，延缓电流增大
IL稳定
1
在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻值相等，自感线圈L的电阻 值可认为是零．在接通开关S时，则( ) A．在电路甲中，A将渐渐变亮 B．在电路甲中，A将先变亮，后渐渐变暗 C．在电路乙中，A将渐渐变亮 D．在电路乙中，A将由亮渐渐变暗，后熄灭
S闭合时 稳定后
L阻碍电流的增大
由于R阻值很大 流过B灯电流很小
所以B比A先亮 所以B灯逐渐变暗
B正确
2.如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻
较小，则：(1)当开关S由断开变为闭合时，A灯泡的亮度
将如何变化？ 马上亮，然后慢慢熄灭
(2)当开关S由闭合变为断开时， S
A
A灯泡的度又将如何变化？
C:镇流器产生自感电动势
D:镇流器被短接
与外加电压一起形成瞬时高压 不再起限流和降压作用
使日光灯点亮而正常发光
灯管将会烧坏
互感现象
问题1：产生电磁感应的条件？ 问题2：如图，接通、断开开关Ｓ，B线圈会不会产生感应电动势？
互感现象
1、互感现象、互感、互感电动势： 互感：当一个线圈中电流变化，在另一个线圈
两端灯丝给 气体加热 并给气体加 上高电压
发出紫外线
在高压下 导电
受到紫外 线照射时
荧光粉发 出可见光
探究日光灯电路
启动时提供瞬时高压 正常工作时降压限流
探究日光灯电路
日光灯中的镇流器利用了自感现象
探究自感现象
❖ 问题：接通、断开开关Ｓ，A线圈会不会产生感 应电动势？
探究自感现象 ❖1、演示实验（通电自感）：
电流流向
日光灯启动的三个阶段
第一 阶段：
刚合上开关瞬时，电压几乎全部加在启动器上 ，使U形双金属片受热伸展，接通电路，构成电流回路。 使电流流过镇流器和两端灯丝，灯丝被加热而发射电子。
日光灯启动的三个阶段
第二阶段：
启动器动静触片接触后，触片温度下降恢复断开电 路。镇流器电流突然中断，产生高的自感电动势，它和电源电 压叠加后加在灯管两端，导致管内惰性气体电离发生弧光放电 。发出日光色的可见光。
的发光情况，下列叙述中正确的是( ) A:灯管两端不能产生瞬时高压
A．只把S1接通，S2、S3不接通，日光灯就能正常发光
B．把S1和S2接通后，S3不接通，日光灯就能正常发光 B:日光灯被短路
C．S3不接通，接通S1和S2后再断开S2，日光灯就能正常发光
D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光
A．启动器两脚A、B与启动器座接触不良 B．电容器C断路 C．电容器C击穿而短路 D．镇流器自感系数L太大
启动器接通，但不能自动断开电容器C短路了
一、自感现象
1、通电自感：产生的感应电动势阻碍自身电流的增大 2、断电自感：产生的感应电动势阻碍自身电流的减小
二12、 、、自自自感感感电系系动数势L数：的与大线小圈：大E小、形L状、It圈数、有无铁芯有关
中产生感应电动势的现象，称为互感。
互感现象
1、互感现象应用及防止：
应用：收音机天线、变压器
避免:电路板抗干扰布线
1.如图所示，电路中电源的内阻不能忽略， R的阻值和L的自感系数都很大，A、B为 两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列 说法正确的是( ) A．A比B先亮，然后A灭 B．B比A先亮，然后B逐渐变暗 C．A、B一起亮，然后A灭 D．A、B一起亮，然后B灭
自感线圈产生自感电动势来阻碍电流的流入 在电路甲中，通过灯泡的电流只能慢慢增加 在电路乙中，通过自感线圈的电流逐渐增加，而通过灯泡的电流逐 渐减小，流过线圈的电流最大时，通过灯泡的电流可以认为是零
探究自感现象 ❖2、演示实验（断电自感）：
探究自感现象 ❖2、断电自感分析
I
ILA
过程：
S断开
能量：
IL、φL减小
图像：
自感电动势
IL渐减
开始断电，线圈释放储存能量，延缓电流减小
t
IL=0
2
如图是用于观察自感现象的电路图，设线圈的自感系数较大，线圈的直流电 阻RL与灯泡的电阻R满足RL≪R，则在开关S由闭合到断开的瞬间，可以观察 到( ) A．灯泡立即熄灭 B．灯泡逐渐熄灭 C．灯泡有明显的闪亮现象 D．只有在RL≫R时，才会看到灯泡
日光灯启动的三个阶段
第三阶段：
启辉后，管内电阻下降，灯管回路电流增加，镇
流器两端电压降跟着增大，氖泡两端电压大为降低，启动器保 持断开状态而不起作用。
态。
电流由管内气体导电而形成回路，灯管进入工作状
探究自感现象 ❖自感现象的防止：
防止:双线并绕
如图是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯
三、日光灯原理
1.起动器的作用是开关闭合后把连接灯管两端灯丝的电路接通． 2.镇流器在起动器把电路突然中断的瞬间，产生一个瞬时高压加在
灯管上，使日光灯管成为通路开始光． 3.日光灯正常工作时，镇流器起到降压作用．
电流不变时，则电流产生 的磁场的磁通量不变，不 能产生自感电动势
电流增大时，电流产生的磁场 的磁通量增大，根据楞次定律 和右手定则可判断自感电动势 的方向与原电流方向相反
探究自感现象
启动时提供瞬时高压 正常工作时降压限流
探究自感现象
起到一个开关的作用
能使动靜触片不 产生电火花保护 触点
氖泡 电容器
有明显的闪亮现象
电路稳定时，由于RL≪R，那么IL≫IR S断开的瞬时，在L上产生的自感电动势要阻碍电流的减小，流过线圈的电 流IL通过灯泡，由于IL≫IR，因此灯开始有明显的闪亮．
若RL≫R，则IL≪IR，这样不会有明显的闪亮
探究自感现象
❖ 1、自感电动势：在自感现象中产生的电动势，用E表示 作用： 总是阻碍电流的变化，即延缓电流变化。
闪亮一下，然后慢慢熄灭
L
3.关于线圈的自感系数，下面说法正确的 是( ) A．线圈的自感系数越大，自感电动势就 一定越大 B．线圈中电流等于零时，自感系数也等 于零 C．线圈中电流变化越快，自感系数越大 D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及 有无铁芯决定
自感电动势的大小与自 感系数有关 还与电流的变化率有关
自感系数是由线圈本身的 因素及有无铁芯决定的
4.日光灯是最常用的节能照明工具，它的主要构成有灯管、镇流器、启动 器．启动器的构造如图所示，为了便于日光灯工作，常在启动器两端并上一 个纸质电容器C，现有一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮，经检查， 灯管是好的，电源电压正常，镇流器无故障，其原因可能是( )
自感系数L： 与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关。 单位：亨利，简称亨，符号H；毫亨（mH)、微亨（μH） 1H=103mH=106μH 1H定义：如果通过线圈的电流在1S内改变1A时，产生的电动 势是1V，这个线圈的自感系数就是1H。
3
下列说法正确的是( ) A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自 感电动势 B．当线圈中电流不变时，线圈中有稳定 的自感电动势 C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电 动势的方向与线圈中电流的方向相反 D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电 动势的方向与线圈中电流的方向相反