第3节自感现象的应用

1、第3节 自感现象的应用形式多样的日光灯形式多样的日光灯应用广泛的日光灯应用广泛的日光灯 日光灯优点日光灯优点（1 1）比白炽灯省电，发光效率是白炽灯的）比白炽灯省电，发光效率是白炽灯的5 56 6倍倍. .（2 2）日光灯的发光颜色比白炽灯更接近日光）日光灯的发光颜色比白炽灯更接近日光, ,光色光色好好, ,且发光柔和且发光柔和. .（3 3）白炽灯寿命短，普通白炽灯的寿命在）白炽灯寿命短，普通白炽灯的寿命在1000100030003000小时之间小时之间, ,日光灯寿命较长，一般有效寿命是日光灯寿命较长，一般有效寿命是3000300060006000小时小时. . 既然日光灯应用这么广泛既然

2、日光灯应用这么广泛, ,又有这么多的优又有这么多的优点点. .那么那么, ,它是怎样进行工作的呢？它的工作原理它是怎样进行工作的呢？它的工作原理和我们刚刚学过的自感现象又有什么关系呢？这和我们刚刚学过的自感现象又有什么关系呢？这节课我们就来探究日光灯的工作原理节课我们就来探究日光灯的工作原理. .1.1.知道日光灯主要由灯管、镇流器、启动器等组成知道日光灯主要由灯管、镇流器、启动器等组成. .2.2.知道日光灯的主要元件及作用知道日光灯的主要元件及作用. .3.3.知道感应圈是利用自感现象来达到用低压直流电知道感应圈是利用自感现象来达到用低压直流电源获得高电压的源获得高电压的. .4.4.了解

3、自感现象的其他应用了解自感现象的其他应用. .一、日光灯与镇流器一、日光灯与镇流器日光灯结构日光灯结构灯管灯管 镇流器镇流器 启动器启动器灯管发光原理灯管发光原理电子与汞原子碰撞而放出紫外线电子与汞原子碰撞而放出紫外线, ,涂在灯管内壁的荧光物质涂在灯管内壁的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光在紫外线的照射下发出可见光. .根据不同的需要在管内充以根据不同的需要在管内充以不同的气体，并在管的内壁上涂上不同的荧光物质不同的气体，并在管的内壁上涂上不同的荧光物质, ,就可以就可以制造出发不同颜色光的日光灯制造出发不同颜色光的日光灯. . 灯管内充有微量的氩和稀灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气薄的汞

4、蒸气, ,灯管内壁涂有荧灯管内壁涂有荧光物质光物质. .当管内的气体被击穿当管内的气体被击穿而导电时而导电时, ,灯管两端炽热的灯灯管两端炽热的灯丝就会释放出大量电子丝就会释放出大量电子, ,这些这些提出问题提出问题（1 1）要将灯管内的气体击穿，使其导电，对灯）要将灯管内的气体击穿，使其导电，对灯管两端所加电压有什么要求呢？管两端所加电压有什么要求呢？需要加上比需要加上比220V220V高很多的电压高很多的电压. .（2 2）气体被击穿后，电阻会变得很小，如果灯管）气体被击穿后，电阻会变得很小，如果灯管两端电压仍然很高，就会烧毁灯管，怎么办呢？两端电压仍然很高，就会烧毁灯管，怎么办呢？正常发

5、光时，灯管两端所加的电压要低于正常发光时，灯管两端所加的电压要低于220V220V 可见，要让日光灯正常工作，必须给它提供可见，要让日光灯正常工作，必须给它提供一种既能高又能低的电压一种既能高又能低的电压. .怎样才能得到这种电怎样才能得到这种电压呢？压呢？镇流器镇流器 主要部分是一个主要部分是一个绕在铁芯上且自感绕在铁芯上且自感系数很大的线圈系数很大的线圈.启动器启动器 启动器内部有一只与电容器并联的小玻璃泡启动器内部有一只与电容器并联的小玻璃泡; ;小玻璃泡内装有一个固定不动的静触片及一个双金小玻璃泡内装有一个固定不动的静触片及一个双金属片制成的属片制成的U U形动触片，动、静触片之间留有

6、小缝形动触片，动、静触片之间留有小缝隙，形成两个电极隙，形成两个电极; ;小玻璃泡内充有氖气小玻璃泡内充有氖气. .电路图与工作原理电路图与工作原理1 1日光灯的点燃过程：日光灯的点燃过程： 闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出辉光，产生的热量使出辉光，产生的热量使U U形动触片膨胀伸长，跟静触形动触片膨胀伸长，跟静触片接触使电路接通片接触使电路接通. .灯丝和镇流器中有电流通过灯丝和镇流器中有电流通过. . 电路接通后电路接通后, ,启动器中的氖启动器中的氖气停止放电气停止放电,U,U形片冷却收缩形片冷却收缩, ,两两个触片分离，电路自动断开

7、个触片分离，电路自动断开. . 在电路突然断开的瞬间，由于在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小镇流器电流急剧减小, ,会产生很高会产生很高的自感电动势的自感电动势, ,方向与电源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方向相同，这个自感电动势与电源电压加在一起电压加在一起, ,形成一个瞬时高电形成一个瞬时高电压压, ,加在灯管中的气体开始放电加在灯管中的气体开始放电, ,于于是日光灯成为电流的通路开始发光是日光灯成为电流的通路开始发光. .2.2.日光灯正常发光：日光灯正常发光： 日光灯开始发光后日光灯开始发光后, ,由于交变电流通过镇流器由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中

8、会产生自感电动势，它总是阻碍电线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是阻碍电流的变化流的变化, ,这时的镇流器起着降压限流的作用，保这时的镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光证日光灯正常发光. .根据日光灯的工作原理说出镇流器和启动器的根据日光灯的工作原理说出镇流器和启动器的作用作用.思考：思考： 镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流的作用时起降压限流的作用. .启动器起自动开关的作用启动器起自动开关的作用. .总结：总结： 在日光灯电路中，正是利用镇流器线圈中在日光灯电路中，正是利用镇流器线圈中产生的自感现象，巧妙地达到了给灯管两端既产

9、生的自感现象，巧妙地达到了给灯管两端既提供高电压又提供低电压两方面的要求提供高电压又提供低电压两方面的要求. .日光灯为什么能节电呢日光灯为什么能节电呢? ? 日光灯由于靠离子导电日光灯由于靠离子导电, ,电阻很小电阻很小, ,故电流的故电流的热效应很小热效应很小, ,这样日光灯就能节约电能了这样日光灯就能节约电能了. . 那么，白炽灯、日光灯和新型节能灯在工作那么，白炽灯、日光灯和新型节能灯在工作原理上又有什么异同呢？原理上又有什么异同呢？拓展一步拓展一步1.1.日光灯与白炽灯的优劣日光灯与白炽灯的优劣 白炽灯发光时，大量的电能将转化为热能白炽灯发光时，大量的电能将转化为热能, ,只有极少一

10、只有极少一部分可以转化为有用的光能部分可以转化为有用的光能. .另外，白炽灯下物体的颜色不另外，白炽灯下物体的颜色不够真实，且白炽灯的寿命短够真实，且白炽灯的寿命短. . 日光灯管是靠着灯管的汞原子由气体放电的过程释放日光灯管是靠着灯管的汞原子由气体放电的过程释放出紫外光，所消耗的电能约出紫外光，所消耗的电能约60%60%可以转换为紫外光可以转换为紫外光. .其他的其他的能量则转换为热能能量则转换为热能. . 因此日光灯的效率大约为相同功率钨因此日光灯的效率大约为相同功率钨丝电灯的两倍丝电灯的两倍. .由于日光灯工作时灯丝的温度低由于日光灯工作时灯丝的温度低, ,所以它的所以它的寿命也大大提高

11、寿命也大大提高. . 2.2.新型节能灯新型节能灯 节能灯具有光效高节能灯具有光效高( (约是普通约是普通灯泡的灯泡的5 5倍倍),),寿命长寿命长( (约是普通灯泡约是普通灯泡的的8 8倍倍) )，体积小，体积小, ,使用方便等优点使用方便等优点. .节能灯的工作原理节能灯的工作原理是接通电源后，是接通电源后，节能灯内的二极管整流电路把交流电变为直流电，再由晶体节能灯内的二极管整流电路把交流电变为直流电，再由晶体管振荡电路产生几十千赫频率的高频交流电，此电流供给灯管振荡电路产生几十千赫频率的高频交流电，此电流供给灯管灯丝，使灯丝预加热并发出电子，同时由线路板上的谐振管灯丝，使灯丝预加热并发出

12、电子，同时由线路板上的谐振电路产生谐振，使灯管内产生气体击穿导电并产生电路产生谐振，使灯管内产生气体击穿导电并产生“紫外线紫外线”而击发灯管壁的荧光粉发出可见光而击发灯管壁的荧光粉发出可见光.二、感应圈二、感应圈 初级线圈由几匝初级线圈由几匝粗粗导线绕制而成，次级线圈导线绕制而成，次级线圈则由多匝则由多匝细细导线绕成，分左、右两组套在初级线导线绕成，分左、右两组套在初级线圈上，次级线圈的两端接在放电器上圈上，次级线圈的两端接在放电器上.工作原理工作原理 它的主要部分是两个绕在铁芯它的主要部分是两个绕在铁芯MMMM上的绝缘导线线圈，如图所示上的绝缘导线线圈，如图所示. .初级线圈直接绕在铁芯上，

13、是比较少初级线圈直接绕在铁芯上，是比较少的几匝粗导线线圈，次级线圈则由多的几匝粗导线线圈，次级线圈则由多匝细导线组成匝细导线组成. .感应圈的初级线圈中感应圈的初级线圈中有节奏地通过断续的直流电有节奏地通过断续的直流电. .因此，各种电流断续器是感因此，各种电流断续器是感应圈的重要部件应圈的重要部件. .图中画出的是一种最简单的断续器，它图中画出的是一种最简单的断续器，它就是一个钢质弹簧片就是一个钢质弹簧片D.D.弹簧片上装有一小块软铁弹簧片上装有一小块软铁P P，称为，称为小锤；在小锤后面装有一个螺丝钉小锤；在小锤后面装有一个螺丝钉W,W,当电路中无电流时当电路中无电流时, ,弹簧片与螺丝钉

14、接触弹簧片与螺丝钉接触. .开关开关S S接通电路后接通电路后, ,电流流经初电流流经初级线圈级线圈, ,再经小锤与螺丝钉再经小锤与螺丝钉, ,然后回到电池组的另一然后回到电池组的另一极，构成闭合回路极，构成闭合回路. .这时，线圈中的铁芯被磁化，并这时，线圈中的铁芯被磁化，并吸引小锤吸引小锤. .于是于是, ,电流中断电流中断. .电流一停止，铁芯就失去电流一停止，铁芯就失去磁性，弹簧片将小锤弹回原来的位置，电路又重新磁性，弹簧片将小锤弹回原来的位置，电路又重新接通接通. .如此反复，小锤使初级线圈中的电流在如此反复，小锤使初级线圈中的电流在1 1秒钟秒钟内断续许多次内断续许多次. .电流每

15、次断开时电流每次断开时, ,次级线圈中出现某次级线圈中出现某个方向的感应电动势；而在电路接通时个方向的感应电动势；而在电路接通时, ,次级线圈又次级线圈又出现相反方向的感应电动势出现相反方向的感应电动势. . 当电路断开时，小锤与螺丝钉之间出现火花当电路断开时，小锤与螺丝钉之间出现火花, ,这火花使电流持续一段时间这火花使电流持续一段时间. .因此，断开时间也就延因此，断开时间也就延长了长了. .为了减小火花，缩短断开时间，在线路中加装为了减小火花，缩短断开时间，在线路中加装一个电容器一个电容器C,C,将它的一个极与小锤连接将它的一个极与小锤连接, ,另一个极接另一个极接到螺丝钉的支柱上到螺丝

16、钉的支柱上. .电路断开的瞬间产生的感应电流电路断开的瞬间产生的感应电流集中到电容器里集中到电容器里. . 电容器两极板带电，减小了裂口电容器两极板带电，减小了裂口处的火花，电路断开就会进行得很快处的火花，电路断开就会进行得很快. .由于电磁感应由于电磁感应, ,感应圈初级线圈断续地通过直流电流时感应圈初级线圈断续地通过直流电流时, ,次级线圈就次级线圈就感应出几千伏乃至上万伏的交变高电压感应出几千伏乃至上万伏的交变高电压. .应用应用小功率高压电源小功率高压电源低气压放电管低气压放电管阴极射线管阴极射线管X射线管射线管光谱管光谱管演示空气中火花放电现象演示空气中火花放电现象研究液体及固体介质

17、的电容器击穿现象研究液体及固体介质的电容器击穿现象汽车发动机、煤气灶的点汽车发动机、煤气灶的点火装置火装置三、自感现象的其他应用三、自感现象的其他应用 在生产和生活中，自感现象是普遍存在的在生产和生活中，自感现象是普遍存在的. .凡有导线、凡有导线、线圈的设备线圈的设备, ,只要有电流变化只要有电流变化, ,都会有自感现象产生都会有自感现象产生. . 自感线圈是交流电路中的重要元件，在广播电台和自感线圈是交流电路中的重要元件，在广播电台和电视台的无线设备中，用它和电容器组成振荡电路来发电视台的无线设备中，用它和电容器组成振荡电路来发射电磁波；而在收音机和电视机中，同样也用振荡电路射电磁波；而在

18、收音机和电视机中，同样也用振荡电路来接收电磁波来接收电磁波.1.1.自感现象的应用自感现象的应用电焊机电焊机与工件保持与工件保持4 45mm5mm的距离的距离. .这时，电流减小所引起的自感现这时，电流减小所引起的自感现象使焊条与工件之间的空隙产生电弧火花象使焊条与工件之间的空隙产生电弧火花, ,电弧火花产生的电弧火花产生的高温把金属工件局部熔化高温把金属工件局部熔化, ,冷却后焊接处就熔为一体了冷却后焊接处就熔为一体了. . 电焊时，焊条和金属电焊时，焊条和金属工件分别用导线通过电焊工件分别用导线通过电焊机与电源相连机与电源相连. .先把焊条先把焊条与被焊的工件短暂接触，与被焊的工件短暂接触

19、，然后迅速将焊条提起，然后迅速将焊条提起，2.2.自感现象的预防自感现象的预防 大型电动机的定子绕组自感系数很大，电流很大，大型电动机的定子绕组自感系数很大，电流很大，如果要将电路断开，会产生很大的自感电动势，使开如果要将电路断开，会产生很大的自感电动势，使开关的闸刀和固定夹片之间的空气电离关的闸刀和固定夹片之间的空气电离, ,形成电弧火花形成电弧火花. .电弧火花会烧坏开关，甚至危及工作人员的安全电弧火花会烧坏开关，甚至危及工作人员的安全. .因此因此, ,在切断这类电路时，必须采用特制的安全开关在切断这类电路时，必须采用特制的安全开关. .比如比如, ,可以把开关放在绝缘性能良好的油中可以

20、把开关放在绝缘性能良好的油中. .我们拔下一些插我们拔下一些插头或拨动电源开关时头或拨动电源开关时, ,也会看到这样的电火花也会看到这样的电火花. .所以，所以，在有煤气泄漏的场所，千万不要开、关电源在有煤气泄漏的场所，千万不要开、关电源. .双线绕法消除自感现象双线绕法消除自感现象由于两根平行导线中的电流方向由于两根平行导线中的电流方向相反相反, ,它们的磁场可以互相抵消，它们的磁场可以互相抵消，从而可以使自感现象的影响减弱从而可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度到可以忽略的程度. .1.1.知道镇流器、启动器以及日光灯管的工作原理知道镇流器、启动器以及日光灯管的工作原理2.2.知道日光

21、灯的工作原理知道日光灯的工作原理3.3.了解感应圈的工作原理及应用了解感应圈的工作原理及应用4.4.了解生产、生活中如何防止自感现象带来的危害了解生产、生活中如何防止自感现象带来的危害1.1.关于日光灯的工作原理，下列说法正确的是（关于日光灯的工作原理，下列说法正确的是（ ）A.A.镇流器的作用是将交流电变为直流电镇流器的作用是将交流电变为直流电B.B.在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作使灯管开始工作C.C.日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的D.D.日光灯发出柔和的白光是由

22、汞原子受到激发后直接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辐射的BCBC2.2.在日光灯的连接线路中在日光灯的连接线路中, ,关于启动器的作用关于启动器的作用, ,以下说以下说法正确的是（法正确的是（ ）A.A.日光灯启动时日光灯启动时, ,为灯管提供瞬时高压为灯管提供瞬时高压B.B.日光灯正常工作时日光灯正常工作时, ,起降压限流的作用起降压限流的作用C.C.起到一个自动开关的作用起到一个自动开关的作用, ,实际上可用一个弹片开关实际上可用一个弹片开关代替代替( (按下接通，放手断开按下接通，放手断开) )D.D.以上说法均不正确以上说法均不正确C C3.3.日光灯的主要部件有灯管、镇流器、启动器日光灯的主要部件有灯管、镇流器、启动器. .日光灯灯管的两端各有日光灯灯管的两端各有一个灯丝，灯管内充有微量的氩气和稀薄的汞蒸气一个灯丝，灯管内充有微量的氩气和稀薄的汞蒸气, ,灯管内壁上涂有荧灯管内壁上涂有荧光粉光粉. .两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出可见光发出可见光. .关于镇流器和启动器关于镇流器和启动器, ,下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A A在日光灯正常工作后，如果取走启