高中物理 2.3 自感现象的应用课件 鲁科版选修32.ppt

第3节自感现象的应用 1 2 3 1 2 3 练一练日光灯中镇流器的作用有 a 启动器触片接通时 产生瞬时高压b 工作时 降压 限流保证日光灯正常工作c 工作时 使日光灯管的电压稳定在220vd 工作时 不准电流通过日光灯管解析 镇流器在启动器触片断开时 产生瞬时高压 故选项a错误 在正常工作时 镇流器的作用是保证加在灯管两端的电压较小 保证灯管的正常工作 故选项b正确 选项c d错误 答案 b 1 2 3 2 感应圈 1 感应圈的主要组成部分有 初级线圈 次级线圈 绝缘套 铁芯 转换开关 断续器 电容器 放电器等 2 作用 利用低压直流电源获取高电压 1 2 3 练一练 多选 下列利用了感应圈的是 a 煤气灶电子点火装置b 汽车发动机点火装置c 物理 化学实验中的小功率高压电源d 自动设备中的延时继电器解析 煤气灶电子点火装置 汽车发动机点火装置都是利用感应圈产生的高压电火花来完成点火工作的 选项a b符合题意 物理 化学实验中的小功率高压电源是利用感应圈通过低压直流电源获得高电压 选项c符合题意 延时继电器是利用线圈的电磁感应来正常工作的 没有用到感应圈 选项d不符合题意 答案 abc 1 2 3 3 自感现象的其他应用 1 其他应用 在广播电台和电视台的无线电设备中 用自感线圈和电容器组成振荡电路来发射电磁波 在收音机和电视机中 同样也用振荡电路来接收电磁波 另外电焊机也利用了自感现象 使焊条与工件之间的空隙产生电弧火花 使工件局部熔化 2 危害 在电路中 开关断开时产生电弧火花 烧坏开关或造成安全隐患 探究一 探究二 探究一日光灯的工作原理问题导引上课时 老师拿来了一个如图甲所示的老式日光灯的镇流器 并用两节干电池作电源 按图乙所示连接好电路 接着 老师问谁敢上来用手抓a b两个接线头 胆大的李明心想 这有什么可怕的 两节干电池串起来 也不过是3v的电压 于是他大胆地走上讲台 按照老师的指点 用两手分别抓住a b两个接线头 老师问他有什么感觉 李明笑着说 什么感觉也没有 于是 老师断开开关s 只听见李明 哎哟 地尖叫了一声 并立即松开手 那么 李明发出尖叫声的原因是什么 镇流器在日光灯电路中的作用是什么 探究一 探究二 提示断开开关s时 镇流器产生自感电动势 并且电动势比较大 故李明有被电击的感觉 于是便尖叫了一声 镇流器起降压限流的作用 探究一 探究二 名师精讲1 日光灯工作分三个阶段 1 开关闭合后 启动器动触片与静触片接触 使灯丝和镇流器线圈中有电流流过 使灯丝预热 2 电路接通后 启动器中的氖气停止放电 u形片冷却收缩 两个触片分离 电路自动断开 在电路突然断开的瞬间 由于镇流器电流急剧减小 会产生很高的自感电动势 方向与原来的电压方向相同 自感电动势与电源电压加在一起 形成一个瞬时高压 加在灯管两端 使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 3 日光灯开始发光时 由于交变电流通过镇流器的线圈 线圈中就会产生自感电动势 它总是阻碍电流的变化 这时镇流器起着降压限流的作用 保证日光灯正常工作 探究一 探究二 2 启动器其构造如图所示 它是一个与电容器并联的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 它的作用是 当开关闭合时 电源把电压加在启动器两极之间 使氖气放电发出辉光 辉光产生的热量使u形动触片膨胀伸长跟静触片接触而把电路导通 于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过 电路接通后 启动器中的氖气停止放电 u形动触片冷却收缩 两个触片分离 电路自动断开 在电路突然中断瞬间 镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压 这个高压和电源电压加在灯管两端使灯管中的水银蒸气开始放电导通 使日光灯发光 探究一 探究二 3 镇流器的作用由于日光灯使用的是交流电源 电流的大小和方向做周期性变化 当电流增大时 镇流器上的自感电动势阻碍原电流增大 自感电动势与原电压反向 当电流减小时 镇流器上的自感电动势阻碍原电流减小 自感电动势与原电压同向 可见镇流器的自感电动势总是阻碍电流的变化 镇流器起着降压限流的作用 探究一 探究二 例题1如图所示 在日光灯工作原理中 1 开关合上前 启动器的静触片和动触片是 填 接通的 或 断开的 2 开关刚合上时 220v交流电压加在之间 使氖泡发出辉光 3 日光灯启动瞬间 灯管两端的电压 填 高于 等于 或 小于 220v 4 日光灯正常发光时 启动器的静触片和动触片 填 接通 或 断开 镇流器起着的作用 保证日光灯正常工作 5 启动器中的电容器能 没有电容器 启动器也能工作 探究一 探究二 解析 按原理图接好日光灯电路后 当开关闭合后 电源把电压加在启动器的两金属触片之间 使氖泡内的氖气放电发出辉光 辉光放电产生的热量使u形动触片膨胀 跟静触片接触把电路接通 于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过 电路接通后 启动器中的氖气停止放电 u形片冷却后收缩恢复原状 两金属片分离 电路断开 由于镇流器的自感作用 会产生很高的自感电动势 其方向与原电压方向相同 很高的自感电动势加上原电源电压加在灯管两端 使管内汞气体导电 产生紫外线 激发荧光粉发光 灯管被点亮 日光灯使用的是正弦式交变电流 电流的大小和方向都随时间做周期性变化 在日光灯正常发光后 由于交变电流通过镇流器的线圈 线圈中会产生自感电动势 它的作用总是阻碍电流的变化 这时的镇流器就起到了降压限流的作用 保证灯管在较低电压下的正常工作 启动器中的电容器能使动静片脱离时避免产生电火花而烧毁启动器 没有电容器 同样能工作 当日光灯正常点亮后 启动器不再起作用 就是摘去了也不影响日光灯的发光 探究一 探究二 答案 1 断开的 2 启动器的两电极 3 高于 4 断开降压限流 5 避免产生电火花反思对日光灯问题 要弄清日光灯的工作原理 搞清日光灯在预热 启动 正常工作三个不同阶段的电流通路及相关部件的作用 变式训练 多选 在日光灯电路中接有启动器 镇流器和日光灯管 下列说法中正确的是 a 镇流器在灯管启动时产生瞬时高压 正常发光后起降压限流的作用b 日光灯正常发光后 镇流器 启动器都不能起作用c 日光灯正常发光后 启动器不再起作用 可以将启动器去掉d 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解析 镇流器在日光灯启动时产生一个瞬时高压 正常发光后起降压限流的作用 故选项a正确 日光灯正常发光后 镇流器仍有用 降压限流 而启动器就不起作用了 可以将启动器去掉 故选项b错误 选项c正确 日光灯灯管电阻很小 电流不能太大 灯管发光后 由于通入了交流电 使线圈产生了自感作用 阻碍了电流的变化 镇流器起降压限流的作用 若使镇流器短路 日光灯就不能正常工作了 选项d错误 答案 ac 探究一 探究二 探究一 探究二 探究二感应圈的工作原理问题导引利用感应圈可以由低电压获得高电压 能否由小功率来获得大功率 提示不能 根据能量守恒定律 感应圈向外输出的能量不可能大于输入的能量 即输出功率不可能大于输入功率 探究一 探究二 名师精讲 如图所示 闭合开关s 低压直流电源接通 开关s和弹簧片dk与原线圈l1构成回路 此时 铁芯被磁化 吸引弹簧片dk 使l1断路 瞬时无电流通过 铁芯失磁 弹簧片dk返回 l1回路再度接通 在这样的反复过程中 l1中产生变化的电流 在通 断的瞬间 由于原线圈中的电流迅速变化 l1的自感电动势会逐渐增至数百伏 副线圈l2的线圈匝数约为l1的100倍 于是在副线圈l2的两端感应出数万伏的高压 探究一 探究二 例题2关于感应圈 下列说法不正确的是 a 感应圈是利用自感现象来获得高电压的装置b 在工程中 感应圈可作为大功率高压电源使用c 煤气灶电子点火装置 是利用感应圈产生高电压电火花来完成的d 感应圈的主要构造包括绕在铁芯上的两个绝缘线圈及继电器等解析 感应圈是利用自感现象 通过低压直流电源来获得高电压的装置 选项a正确 受直流电源提供电功率的限制 感应圈不能作为大功率高压电源作用 选项b错误 感应圈的主要构造包括两个绝缘线圈和继电器等 选项d正确 煤气灶电子点火装置是利用感应圈产生的高电压电火花来完成的 选项c正确 答案 b 探究一 探究二 反思解答此类问题 一方面要知道感应圈的基本结构及主要元件的作用 另一方面要准确理解感应圈的工作原理 12345 1 多选 关于日光灯电路的连接 下列说法正确的是 a 启动器与灯管并联b 镇流器与灯管串联c 启动器与镇流器并联d 启动器相当于开关解析 根据日光灯工作原理知 启动器与灯管并联 镇流器与灯管串联 启动器起开关作用 选项a b d正确 选项c错误 答案 abd 12345 2 关于日光灯启动器的下列说法 正确的是 a 日光灯正常发光时 启动器的静触片和动触片是接触的b 工作时 启动器起降压 限流作用 保证日光灯正常工作c 日光灯正常发光时 启动器两端的电压小于220vd 日光灯正常发光时 电流流过启动器解析 日光灯正常发光时 启动器的静触片和动触片是断开的 此时启动器是不导电的 选项a d错误 工作时 镇流器起降压 限流作用 保证日光灯正常工作 选项b错误 日光灯正常发光时 由于镇流器的作用 加在灯管两端的电压小于220v 故选项c正确 答案 c 12345 3 如图所示 s为启动器 l为镇流器 其中日光灯的接线图正确的是 解析 根据日光灯的工作原理 要想使日光灯发光 灯丝需要预热发出电子 灯管两端应有瞬时高压 这两个条件缺一不可 当动 静触片分离后 选项b中灯管和电源断开 选项b错误 选项c中镇流器与灯管断开 无法将瞬时高压加在灯管两端 选项c错误 选项d中灯丝左 右两端分别被短接 无法预热放出电子 不能使灯管气体导电 选项d错误 只有选项a满足发光条件 答案 a 12345 4 关于感应圈的原理 下列说法正确的是 a 感应圈是利用低压交流电获得高电压的b 感应圈是利用低压直流电源获得低电压的c 感应圈是利用自感现象获得高电压的d 感应圈是利用分压器获得高电压的解析 感应圈是利用低压直流电源和自感现象获得高电压的 选项c正确 答案 c 12345 5 人类生活中对能源的可持续利用可以通过节能方式体现 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