18-19第1章自感现象与日光灯

18-19第1章自感现象与日光灯

学习目标知识脉络1.知道日光灯中起辉器的构造和工作原

理．

2.理解自感现象及其产生的原因，会分

析自感现象．(重点)

3.掌握日光灯工作原理及通电自感、断

电自感现象的分析．(重点、难点)

4.掌握自感电动势和自感系数，知道互

感现象．(难点)

[知识梳理]

【一】探究日光灯电路

日光灯与镇流器

元件名称构造原理、作用

起辉器电容器、动触片、静触片启动时将电路瞬时接通后断开

灯管灯管、灯丝、氩和汞蒸气高压将管内气体击穿，释放电子与汞原子碰撞发出紫外线使荧光物质发光

镇流器铁心、多匝线圈启动时形成瞬时高压，工作时降压限流

1．自感

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，自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势．

2．自感电动势的大小

(1)规律：自感电动势与电流的变化率成正比．

(2)公式：E＝L ΔI Δt.

式中的L称为自感系数，只跟线圈自身的因素有关．线圈的横截面积越大、长度越长、匝数越多，它的自感系数就越大．有铁心的比无铁心的自感系数大．

[基础自测]

1．思考判断

(1)日光灯正常工作后，起辉器不再起作用．(√)

(2)日光灯正常工作时，管内气体变为导电状态，电阻很小．(√)

(3)日光灯正常发光后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低电能的消耗．(×) 【提示】日光灯正常工作后，镇流器并没有被短路，它的作用是降压限流．

(4)只要线圈本身电流发生变化就有自感电动势产生．(√)

(5)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．(√)

(6)线圈中电流变化得越快，线圈的自感系数就越大．(×)

【提示】自感系数由线圈本身性质决定．

2．人类生活中对能源的可持续利用可以通过节能方式表达，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、起辉器．起辉器的构造如图1-5-1所示，为了便于日光灯工作，常在起辉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()

图1-5-1

A、起辉器两脚A、B与起辉器座接触不良

B、电容器C断路

C、电容器C被击穿而短路

D、镇流器中的线圈匝数太多

C[由题意知镇流器无故障，故D项错误；日光灯管两端亮而中间不亮，说明灯管两端的灯丝处于通电状态，即起辉器接通，但不能自动断开，说明电

容器C短路了，选C.]

3．(多项选择)以下关于自感现象的论述中，正确的选项是()

【导学号：53932028】

A、线圈的自感系数跟线圈内电流的变化率成正比

B、当导体中电流减弱时，自感电流的方向与原电流方向相反

C、当导体中电流增大时，自感电流的方向与原电流方向相反

D、穿过线圈的磁通量的变化和线圈中电流的变化成正比

CD[线圈的自感系数是由线圈本身性质决定的，与线圈的长度、匝数、线圈的横截面积、铁心……有关，而与线圈内电流的变化率无关，A错．自感电流的方向总是阻碍原来线圈中电流的变化，即原来线圈中电流增大，自感电流的方向与原电流方向相反；线圈中电流减弱，自感电流的方向与原电流方向相同，C 对，B错．根据E＝LΔI/Δt和E＝nΔΦ/Δt比较可知ΔΦ∝ΔI，那么D对．]

[合作探究·攻重难]

如图1-5-2所示，日光灯主要是由灯管、镇流器、起辉器三部分构成．起辉器与灯管并联，镇流器与灯管串联．

图1-5-2

2．各部分的作用

(1)灯管：灯管两端有灯丝，管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气，管壁上涂有荧光粉．

当两灯丝间的气体导电时发出紫外线，紫外线使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光．

(2)镇流器：镇流器是一个带铁心的线圈，其匝数很多且为闭合铁心，自感系数很大．

镇流器的作用：日光灯点燃时，利用自感现象产生瞬时高压；日光灯正常发光时，利用自感现象，对灯管起着降压限流的作用．

(3)起辉器：其构造如图1-5-3所示，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形动触片．

图1-5-3

起辉器的作用：通断电路(开关)．

3．日光灯的工作原理

(1)启动：开关闭合后，电源电压加在起辉器两极，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使U形动触片膨胀，跟静触片接触把电路接通．电路接通后，氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两触片分开，电路断开．电路断开的瞬间，镇流器产生很高的自感电动势，其方向与原电压方向相同，共同加在灯管两端，使灯管中的汞蒸气放电，日光灯开始工作．

(2)正常发光：日光灯正常发光时，镇流器与两灯丝及灯管内的汞蒸气组成串联电路．由于镇流器中的线圈的自感现象，阻碍通过灯管的电流变化，起降压限流作用，确保日光灯正常工作．

(多项选择)如图1-5-4甲为日光灯电路，图1-5-4乙为起辉器结构图．在日光灯正常工作的过程中()

甲乙

图1-5-4

A、镇流器为日光灯的点亮提供瞬时高压

B、镇流器维持灯管两端有高于电源的电压，使灯管正常工作

C、灯管点亮发光后，起辉器中两个触片是接触的

D、灯管点亮发光后，镇流器起降压限流作用使灯管在较低的电压下工作

思路点拨：①镇流器在日光灯点亮前、后的作用；②起辉器的结构及工作原理．

AD[日光灯刚发光时，镇流器在启动时产生瞬时高压，故A正确；灯管点亮发光后，镇流器起降压限流作用使灯管在较低的电压下工作，故B错误，D 正确．灯管正常发光后，起辉器不再工作，起辉器中两个触片是分离的，故C 错误．]

日光灯电路的分析方法

(1)电路连接：日光灯电路中，镇流器与灯管串联，起辉器与灯管并联．

(2)各部分作用：起辉器起开关作用；镇流器点燃灯管时提供高压，灯管正常发光时降压限流；灯管能够发光．