自感现象7日光灯电路

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自感现象日光灯

★教学目标１知道自感现象，能分析有关的自感问题２知道日光灯的原理★教学重点能分析有关的自感问题★教学难点能分析有关的自感问题★教学过程知识点复习一、自感现象1、自感现象就是指而产生的电磁感应现象2、自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化（同样遵循楞次定律）3．自感电动势的大小与线圈中的电流强度的成正比4．线圈的自感电动势与线圈的、、及有关，由线圈本身性质决定，与线圈中电流的大小、方向、有无均无关，自感系数L的单位二日光灯的原理1、日光灯管发光要使管内导电，而激发导电所需的电压比220V的电源电压得多，因此，日光灯在开始点燃时，需要一个出电源电压很多的瞬时电压，当日光灯点燃后正常发光时，灯管的变得很小。

只允许通过不大的电流，电流过强就会，这时又要是加在灯管上的电压于电源电压，这两方面的要求都是利用跟灯管联的来实现的。

2、日光灯主要由、、组成，是一个带铁芯的线圈，很大；主要是一个充用氦气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个叫一个叫例题分析例１图为一演示实验电路图，图中L是一带铁心的线圈，A是一灯泡，电键K处于闭合状态，电路是接通的。

现将电键K打开，则在电路切断的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从_ 端到_端。

这个实验是用来演示_现象的。

例２（1997年）如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略。

下列说法中正确的是 ( )A、合上开关K接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮；B、合上开关K接通电路时，A1和A2始终一样亮；C、断开开关K切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭；D、断开开关K切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭例３如图a、b所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻阻值都很小，且小于灯泡A 的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（）A 在电路a中，断开S后，A将逐渐变暗B 在电路a中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗C 在电路b中，断开S后，A将逐渐变暗D 在电路b中，断开S 后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗例４如图所示的电路，D1和D2是两组相同的灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象。

自、日光灯原理

1、自感现象自感现象是由于导体自身的电流变化而产生的电磁感应现象，所以自感现象就是电磁感应现象的一个特例。

法拉第电磁感应定律和楞次定律在自感现象中都是适用的，在自感现象中所产生的自感电动势其作用总是阻碍导体中的电流变化的。

自感电动势的大小与电流变化率（tI ∆∆）成正比，自感系数是表示一个线圈电学特性的一个物理量，常用L 来表示，一个线圈自感系数（简称电感）大小由线圈自身的条件来决定。

2、日光灯电路的组成和电路图：（1）灯管：日光灯管的两端各有一个灯丝，灯管内有微量的氩和汞蒸汽，灯管内涂有荧光粉。

两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，激发管壁上的荧光粉发出可见光。

但要使管内气体导电所需电压比220V 的电源电压高得多。

（2）镇流器：①结构：线圈和铁芯。

②原理：自感。

③作用：灯管启动时提供一个瞬时高压，灯管工作时降压限流。

（3）启动器 ①结构：电容、氖气、静触片、U 形动触片、管脚、外壳。

起动电压小于220V ，但高于灯管的正常工作电压。

②原理：热胀冷缩。

③作用：先接通电路，再瞬间断开电路，使镇流器产生瞬间高压。

3、日光灯电路的工作过程：合上开关，电源电压220V 加在启动器两极间→氖气放电发出辉光→辉光产生的热量使U 形动触片膨胀伸长与静触片接触接通电路→镇流器和灯丝中通过电流→氖气停止放电→动静触片分离→切断电路→镇流器产生瞬间高压与电源电压加在一起，加在灯管两端→灯管中气体放电→日光灯发光。

4、日光灯启动后正常工作时，启动器断开，电流从灯管中通过。

镇流器产生自感电动势起降压限流作用。

【例1】日光灯点亮后还有电流流过启动器吗？解析：日光灯点亮后，电流从镇流器和灯管内通过。

由于是交流电，镇流器产生自感电动势，当电源电压变大时，自感电动势方向与电源电压方向相反，当电源电压变小时，自感电动势方向与电源电压方向相同，保持灯管两端一个基本工作电压，这个电压小于启动器的工作电压，因此，日光灯点亮后，启动器是断开的，没有电流通过。

1.5自感现象与日光灯

现象：
灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。
问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？
解释：在接通电路的瞬间，电路中的电流增大，穿过线圈L的磁通量也随着增大，因而线圈中必然会产生感应电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，所以通过A1的电流只能逐渐增大，灯泡A1只能逐渐亮起来。
日光灯灯管
1.结构
氩气、低压水银蒸气
2.工作条件：
起辉电压：700V以上气体加上高电压
发出紫外线
受到紫外线照射时
在高压下导电
荧光粉发出可见光
镇流器的结构和作用：
1.启动时提供瞬时高压 2.正常工作时降压限流
启辉器的组成和作用：
起到一个自动开关的作用能使动静触片不产生电火花保护触点
铝壳
胶木底座
日光灯的工作原理：
日光灯启辉器结构很简单，就是把一个双金属片电极和一个固定电极封装在一个氖气泡里。刚接通日光灯电源开关时，因为日光灯管还没有点燃，所以通过镇流器的电流很小，镇流器的压降也很小，近220V 的交流电压使启辉器氖气泡产生辉光放电，双金属片电极受热变形与固定电极接通，使镇流器、日光灯管灯丝、启辉器串联通电，完成对日光灯管灯丝的预热；同时，由于氖气泡内两电极接通，使启辉器氖气泡辉光放电结束，双金属片电极冷却变形与固定电极分离，使通过镇流器的电流突然中断。
2.自感系数 L－简称自感或电感（1）决定线圈自感系数的因素：线圈越大、匝数越多，它的自感系数越大；
给线圈中加入铁芯，自感系数比没有铁芯时大得多。
（2）单位：亨利，简称亨，符号：H 其他单位：毫亨（mH）、微亨（μ H）
自感系数很大有时会产生危害：
例题

自感现象的应用

第三阶段：
灯管发光后，由于它使用的电源是电流大小和方向都在不断变化的交变电流，这样的电流通过镇流器时会在线圈两端产生自感电动势,阻碍交变电流的变化,此时镇流器起降压限流的作用。
对于氖泡，两端电压降低，启辉器保持断开状态而不起作用。
电流由管内气体导电而形成回路，灯管进入工作状态。
1.灯管内水银蒸汽导电，发出紫外线，使管壁上荧光粉发出白光，要激发水银蒸汽导电需要很高的电压，日光灯正常工作时又需要比220V低很多的电压．
自感现象的应用
复习引入
1.什么是自感现象？ 2.自感电动势方向有什么特
点
从两次实验中可看出，当线圈自身的电流发生变化时，线圈本身就产生出感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。
这种由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。
自感现象在各种电气设备和无线电技术中有广泛的应用，日光灯电路就是利用线圈自感现象的一个例子。
（3）在小锤式断续器中，当电路开断时，小锤与螺丝钉之间出现火花，这火花使电流持续一段时间。因此，开断时间也就延长了。为了减小火花，缩短开断时间，在线路中加装一个电容器C，将它的一个极与小锤连接，另一个极接到螺丝钉的支柱上。电路开断的瞬间产生的感应电流集中到电容器里。电容器两极板带电，减小了裂口处的火花，电路开断就会进行得很快。由于电磁感应，感应圈初级线圈断续地通过直流电流时，次级线圈就感应出几千伏乃至上万伏的交变高电压。
2.为满足这些要求设置了镇流器和启辉器，启辉器的作用是开关闭合后把连接灯管两端灯丝的电路接通，电路接通后又使电路自动断开．(启辉器起自动开关的作用)
3.镇流器在起动器把电路突然中断的瞬间，由于自感现象而产生一个瞬时高压加在灯管上，满足激发水银蒸汽导电需要高压的要求，使日光灯管成为通路开始发光．(镇流器起产生瞬间高压的作用)

自感应用

自感的应用1.日光灯.⑴闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出辉光，产生的热量使U型动触片膨胀伸长，启动器跟静触片接触使电路接通。

灯丝和镇流器中有电流通过。

⑵电路接通后，中的氖气停止放电，U 型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。

⑶在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生很高高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光。

2．日光灯正常发光日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是障碍电流变化的，这时和镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光。

2.电焊机1.电焊机就是一个特殊的变压器。

所不同的是变压器接负载时电压下降小,电焊机接负载时电压下降大.这主要是通过调解磁通和串联自感的自感量来实现的。

虽然电路是闭合的，可正是因为电路是闭合的才使得在整个闭合电路中电流处处相等；但各处的电阻可是不一样的，特别是在不固定接触处的电阻最大，这个电阻在物理中叫接触电阻，根据电流的热效应定律(也叫焦尔定律)，2.当电流相等，则电阻越大的部位发热越高，电焊在焊接时焊条的触头与被接的金属体的接触处的接触电阻最大，则在这个部位产生的电热自然也就最多，焊条又是熔点较低的合金，自然的容易熔化了，熔化后的合金焊条芯沾合在被焊物体上后经过冷却，就把焊接对象粘合在一块了。

此时，由于焊条提起的瞬间上述间隙极小，焊条和焊件之间的电压又较高（60--70v），3.加上述预热使焊条端点和焊件被焊处容易发射电子，结果间隙处的空气被击穿而导电，同时产生耀眼的火花，这就是弧光放电。

弧光放电处的温度能达到2000K以上，焊条和焊件被熔化，从而实现了焊接。

3.变气隙型差动式自感传感器变气隙型传感器单个线圈使用时，由于线圈中流往负载的电流不可能等于零，存在起始电流，因而不适用于精密测量衔铁始终受电磁吸力，会引起附加误差，非线性误差较大；一些干扰，如电源、电压、频率及温度的变化，都会影响输出，从而产生误差。

自感现象与日光灯精简版

自感电动势的方向
导体电流增加时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电动势（原电流）方向相反；导体电流减小时阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电动势（原电流）方向相同
结论
增反减同
例题1 如图所示，线圈的直流电阻为10Ω,灯泡电阻 R=20 Ω,线圈的自感系数很大,电源的电动势6V，内阻不计,则在闭合S的瞬间，通过L的电流为 0 A,通过灯的电流为0.3 A;S闭合后电路中的电流 0.3 0.6 稳定后通过灯的电流为Ａ，通过Ｌ的电流Ａ。再断开S的瞬间,通过灯的电流为 A，方 0.6 相反向与原电流方向。
L
a
A
b
L
a
b
再看一遍
返回题目
L
a
b
返回题目
对通电断电自感的处理方法小结 1、通电瞬间，线圈看作断路。 2、通电稳定，线圈看作导线或电阻。 3、断电瞬间，线圈看作电源，给回路提供电流。

练习1 如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有
A . 灯A立即熄灭
关于日光灯的工作原理，下列说法正确的（ BC ） A. 镇流器的作用是将交流电变为直流电 B. 在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作 C.日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的 D.日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的
自感现象
自感现象
大小:E=LΔI/Δt 作用：总是阻碍电流变化
自感电动势E
影响因素:线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等单位：亨、毫亨、微亨
自感系数L
自感现象的防治和利用
பைடு நூலகம்
产生反向的感应电流， B灯逐渐亮

自感现象和日光灯

自感现象与日光灯【学习内容】电磁感应规律的综合应用、自感现象、日光灯原理【重点和难点】电磁感应规律的综合应用、自感现象【内容简介】一、电磁感应规律的综合应用（1）电磁感应与运动学的结合1、如图所示，金属框架与水平面成30°角，匀强磁场的磁感应强度B = 0.4T，方向垂直框架平面向上，框架宽度L = 0.5m，金属棒重为0.1N，可以在框架上无摩擦地滑动，棒与框架的总电阻为2Ω，运动时可认为不变。

问：⑴要棒以2m/s的速度沿斜面向上滑行，应在棒上加多大沿框架平面方向的外力？⑵当棒运动到某一位置时，外力突然消失，棒将如何运动？⑶棒匀速运动时的速度多大？⑷棒达到最大速度时，电路的电功率多大？重力的功率多大？【解析】 (1) 外力F外= mg×sinα＋F安……①F安=BIL………………②I=…………………③E=BLV……④将④、③、②式带入①式可得: F外= 0.09 N(2)金属杆向上滑动的过程中，受到安培力与重力而减速，由于速度减少，安培力也减小，所以金属棒做加速度逐渐减小的变减速直线运动(3)金属棒达到最大速度时: mg×sinα=F安，……⑤F安，= BI，L……⑥I，=……⑦E，= BLVm……⑧,将⑧、⑦、⑥式带入⑤式可得: Vm= 2.5 m/s.(4) 金属棒达到最大速度时,电路的电功率为P= I，×E，……⑨将⑧、⑦式带入⑨式,可得P = 0.125 W,重力的功率为PG = mg×V×cosα= 0.125 W（2）电磁感应与能量的结合2、如图所示，两根正对的平行金属直轨道MN、M′N′位于同一水平面上，两轨道之间的距离=0.50m。

轨道的MM′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻，NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0=0.50m。

直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64 T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d=0.80m，且其右边界与NN′重合。

《自感日光灯工作原理》

回顾：在做右图实验时，由于线圈A中电流的变化，它产生的磁通量发生变化，磁通量的变化在线圈B 中激发了感应电动势
思考：线圈A中电流的变化会在线圈A中激发感应电动势吗？
电磁感应
自感现象日光灯工作原理
一、自感现象
1、自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。
2、自感现象对电路的影响——观察两个实验通电自感断电自感
探究自感现象
实验一：通电自感实验准备：连接好电路，调节R使两灯泡亮暗成都相同后断开开关。
观察：接通电路时，两个灯泡亮度的变化情况。
现象：灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？解释：在接通电路的瞬间，电路中的电流增大，穿过线圈L的磁通量也随着增大，因而线圈中必然会产生感应电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，所以通过A1的电流只能逐渐增大，灯泡A1只能逐渐亮起来。
结论：
1．导体中电流变化时，自身产生感应电动势，这个感应电动势阻碍原电流的变化．
2．自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象．
3．自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势．注意： “阻碍”不是“阻止”，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用。
三、自感现象的应用和防止
1 ．应用：在各种电器设备、电工技术和无线电技术中应用广泛。如日光灯电子镇流器中，有电阻器、电容器、电感器件
日光灯的构造
日光灯灯管
1.结构
技术资料表明，一只40W的日光灯管，点亮它需要近千伏的电压（称为启辉电压），而维持它的正常发光，只需要

模块六自感应用——日光灯

Ｈ型蝶型
排管
圆型
镇流器结构和作用：
启动时成和作用：
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
动触片和静触片接触
动触片和静触片分开
灯座、灯架
灯座：开启式
插入式
灯架：木质、铁制、
铝制
工作原理：
1、启辉阶段：接通电源启辉器辉光放电电路接通灯丝预热辉光放电停止后双金属片冷却收缩与静触片断开镇流器产生较高的脉冲电压灯管内水银蒸气弧光放电辐射出紫外线发出白光。 2、工作阶段：灯管启辉后，镇流器由于其高电抗，两端电压增大；启辉器两端电压大为减少，氖气不再辉光放电，电流由灯管内气体导电形成回路，灯管进入工作状态。
启辉器
3、镇流器
4、开关
日光灯灯管
氩气、低压水银蒸汽
1、结构：
2、工作条件：起辉电压：300～700V以上工作电压：40W灯管100V左右
日光灯管的发光原理
两端灯丝给气体加热并给气体加上高电压
发出紫外线受到紫外线照射时
在高压下导电
荧光粉发出可见光
各种形状的日光灯管
自感现象的应用
主备人：李国龙机电教研组
教学目标：
重点
1、理解日光灯电路的组成及工作原理; 难点
2．学会正确安装日光灯;
3．进一步熟练掌握电工工具的使用方法; 4．培养认真、踏实的劳动习惯，进一步加强安全用电意识的观念。
应用广泛的日光灯
线路图及线路的组成：
线路组成：
1、灯管 2、启辉器
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日光灯电路的工作原理

日光灯电路的工作原理
日光灯电路的工作原理是基于气体放电和燃尽反应的原理。

它由一组反射镜、电极和气体填充的绝缘玻璃管组成。

当开关打开时，电流从电源流入日光灯电路。

首先，电压经过镇流器降压，然后进入过电流保护装置。

接下来，电流通过起动器，使电极发出一个峰值高电压的脉冲。

电流继续流入日光灯管两个电极之间的气体填充绝缘玻璃管。

在气体填充的绝缘管中，电压的作用下，气体中的电子受到激发，跃迁至较高能级。

当这些电子回到低能级时，它们释放出能量，产生紫外光。

紫外光经过荧光粉涂层时，被荧光粉吸收并转化为可见光。

这样，紫外光转化成的可见光就是日光灯的光线。

同时，荧光粉还可以使紫外光的能量变得均匀，并且提供一种更不伤眼的光线。

此外，日光灯电路中的电感线圈起到起振作用，它在电流通过时产生变化的磁场，使气体放电维持。

当电流通过时，电感线圈会产生电压峰值，然后瞬间消失。

这种快速变化的电压波动促使气体放电，并使得气体产生较高的电压。

总体来说，日光灯电路通过电压的作用下，利用气体放电和荧光粉的转换，实现了产生可见光的功能。