高二物理自感日光灯原理知识精讲

高二物理自感日光灯原理

【本讲主要内容】

自感日光灯原理

【知识掌握】

【知识点精析】

本讲的重点、难点是知道普通日光灯的组成和电路图，知道日光灯管在点亮和正常发光时对电压和电流的不同要求，知道起动器和镇流器的构造和工作原理。 1、自感现象

演示1：通电自感现象。

观察指导：稳态效果；“过程”区别。 演示2：断电自感现象。

观察指导：稳态亮度和断开“过程”亮度的差异。 启发：这种现象是怎么形成呢？ 配合下图分析

因为这种电磁感应是在自身回路形成的，所以称为“自感”。

（1）自感现象：由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。 刚才已经分析到了，自感现象的形成是因为有自感电流和原电流的叠加，而出现自感电流是因为有自感电动势。

（2）自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。 自感电动势的作用是在闭合回路中形成自感电流。

和互感一样，自感只是电磁感应的一种特殊表现形式，因此，它的大小和方向规律仍然遵从楞次定律和法拉第电磁感应定律。

将法拉第电磁感应定律应用到自感的研究时，人们发现，自感电动势会形成一种特殊的表达形式，那就是——

自感电动势和电流变化率成正比。 意义解释

过渡：普通意义上的感应电动势和磁通变化率成正比，比例系数是什么？ 自感电动势和电流变化率成正比，其比例系数又怎样呢？ 2、自感系数

物理学家的研究表明，这个比例系数并不是和回路匝数无关，也并不是只和回路的匝数有关，我们把它称为——

自感系数：ε

感

= L

t

I

∆∆中的L 称为自感系数。 而且，影响自感系数的因素除了线圈匝数外，还有，线圈的长度、线圈的横截面积。 N 越大、S 越大、l 越大，则L 越大。 我们为什么要研究自感现象呢？ 自感的利弊阐释

如果我们供电的电源变成交流——即大小和方向不停地随时间变化的电流，自感线圈的作用又会怎样？

3、日光灯电路

（和白炽灯比较）日光灯的优点（光线柔和，发光效率比白炽电灯高，其温度约在40～50℃，所耗的电功率仅为同样明亮程度的白炽灯之1/3～1/5。广泛用于生活和工厂的照明光源。）日光灯的安装（比较麻烦、造价较高）。

启发：如果给你一些元件，你会将日光灯正确的安装吗？

（1）日光灯电路

电路中出现我们前面没有介绍的元件，这里一一介绍

（2）相关元件

a、灯管

插叙：气体导电简介（如下表）

②构造、辉光放电的原理及其特征。（开始阶段和稳定工作阶段的不同） b 、启动器

构造、辉光放电→双金属片膨胀原理、电容器的作用简介 c 、镇流器 构造

4、日光灯工作原理 （1）启动阶段

灯管——电压不够，不工作，直到被启动；

镇流器——无电流，无

t

I

∆∆，无自感；直到启动器触发断电自感。 启动器——未接通→低压放电导通→发热膨胀→接通→（镇流器工作分压）电流小、发热减小→断开

启动器和镇流器共同造成断电自感，产生高压和原电压叠加在灯管两端，完成灯管启动。 （2）稳定工作阶段

镇流器——持续自感、稳定分压； 灯管——分压少、电流小；

启动器——分压少、辉光放电无法进行，不工作。

【解题方法指导】

例1. 如图所示的电路，L 为自感线圈，R 是一个灯泡，E 是电源，当开关S 闭合瞬间，通过电灯的电流方向是________。当S 断开瞬间，通过电灯的电流方向是_________。

解析：S 闭合时，流经R 的电流A →B ．当S 断开瞬间，由于电源提供给R 的电流很快消失，而线圈中电流减小时要产生一个和原电流方向相同的自感电动势来阻碍原电流减小，所以线圈此时相当于一个电源，与电灯R 构成放电电路．故通过R 的电流方向是B →A ．

点拔：S 闭合瞬间与S 断开瞬间线圈产生的自感电动势方向不同．

例2. 如图所示，电源电动势E ＝6V ，内阻不计，A 、B 两灯都标有“6V 、0.3A ”，电阻R 和线圈L 的直流电阻R L 均为20Ω，试分析：在开关S 闭合和断开的极短时间内流过A 、B 两灯的电流变化情况？

解析：S闭合到电路稳定的极短时间内，随着L中的电流逐渐变化．A、B两灯中电流分别从0.1 A和0.2 A逐渐增加和减少为0.15 A；S断开时A中的电流由0.15 A立即变为零，B中的电流由向右0.15 A立即变为向左0.15 A，然后逐渐减为零。

点拨：线圈作为瞬间电流源只能使得电流强度从原有值开始变化。

【考点突破】

【考点指要】

本讲知识在近几年的高考中所占的比例比较小，基本题型是选择题。主要考查的是考生对基本规律的理解，通电自感、断电自感和日光灯的工作原理。

【典型例题分析】

例3. 电路如图所示，a、b是两个完全相同的灯泡，L是一个直流电阻很小而自感系数很大的自感线圈。下列说法中不正确的是（）

A. 闭合S时，a、b同时亮，而且亮度相同

B. 闭合S时，b始终不亮，a逐渐亮起来后保持亮度不变

C. 断开S时，a灯立即灭，b灯亮一下就灭

D. 断开S时，a、b两灯都立即灭

解析：S闭合的极短时间内a、b两灯同时亮，随着L中的电流逐渐变化。b灯电流逐渐减少；S断开时a灯中的电流立即变为零，b灯中的电流由向右立即变为向左，然后逐渐减为零。

例4. 在彩色电视机的电源输入端装有电源滤波器，其电路图如图，主要元件是两个电感线圈L1、L2，它们的自感系数很大，F是保险丝，R是压敏电阻（正常情况下阻值很大，但电压超过设定值时，阻值会迅速变小，可以保护与其并联的元件），C1、C2是电容器，S为电视机开关。某一次用户没有先关电视（设断开S）就拔去电源插头，结果烧坏了图中电路元件，可能被烧坏的元件是（）