2013届高考物理一轮复习 第5讲 自感现象与日光灯课件 沪科版选修3-2

1、1.知道日光灯中起辉器和镇流器的构造和工作知道日光灯中起辉器和镇流器的构造和工作原理，了解镇流器的作用原理，了解镇流器的作用2了解自感现象及其产生的原因，会分析自了解自感现象及其产生的原因，会分析自感现象感现象(重点重点)3了解自感电动势和自感系数了解自感电动势和自感系数4知道互感现象知道互感现象新知初探新知初探自主学习自主学习一、探究日光灯电路一、探究日光灯电路按如图所示连接日光灯电路按如图所示连接日光灯电路1.日光灯构造：主要由灯管、日光灯构造：主要由灯管、_、 _组成组成2.镇流器的作用：启动时产生镇流器的作用：启动时产生_，在正常工作时起到在正常工作时起到_的作用的作用镇流器镇流器起辉

2、器起辉器瞬时高电压瞬时高电压降压限流降压限流二、探究自感现象二、探究自感现象 1.探究电路闭合时线圈的自感现象探究电路闭合时线圈的自感现象如图所示的电路，两灯泡规如图所示的电路，两灯泡规格相同，接通开关后调节电格相同，接通开关后调节电阻阻R，使两个灯泡亮度相同，使两个灯泡亮度相同，然后断开电路然后断开电路重新接通电路，在重新接通电路，在S闭合的瞬间，观察到闭合的瞬间，观察到A2 _,A1 _亮起亮起,最后达到相同的亮度最后达到相同的亮度.先亮先亮逐渐逐渐2.探究电路断开时线圈的自感现象探究电路断开时线圈的自感现象如图所示，将电路连接好，先闭合开关使灯如图所示，将电路连接好，先闭合开关使灯泡亮起

3、来，然后将开关断开，会发现灯泡还泡亮起来，然后将开关断开，会发现灯泡还会亮一会后再熄灭会亮一会后再熄灭想一想想一想1在接触或断开电动机电路时，开关处会在接触或断开电动机电路时，开关处会产生火花放电，你知道为什么吗？产生火花放电，你知道为什么吗？提示：提示：电动机电路是含有线圈的电路，在通电动机电路是含有线圈的电路，在通电瞬间或断电瞬间，线圈中就会有电流的巨电瞬间或断电瞬间，线圈中就会有电流的巨大变化，会产生很大感应电动势，就会在动大变化，会产生很大感应电动势，就会在动静片间形成火花放电静片间形成火花放电三、自感电动势和自感系数三、自感电动势和自感系数1.自感现象：由于导体本身的自感现象：由于导

4、体本身的_而而产生的电磁感应现象，叫做自感现象产生的电磁感应现象，叫做自感现象2.自感电动势自感电动势:自感现象中产生的自感现象中产生的_叫做自感电动势叫做自感电动势E_，式中的比例系数，式中的比例系数L叫做线圈的自感系数叫做线圈的自感系数电流发生变化电流发生变化感应电动势感应电动势2.自感系数自感系数(1)物理意义：表征线圈能产生物理意义：表征线圈能产生_本领大本领大小的物理量数值上等于通过线圈的电流在小的物理量数值上等于通过线圈的电流在1 s内内改变改变_时产生的自感电动势的大小时产生的自感电动势的大小(2)决定自感系数决定自感系数L大小的因素：跟线圈的大小的因素：跟线圈的_、 _、横截面

5、积、长短、匝数等因素有关线、横截面积、长短、匝数等因素有关线圈的横截面积越大，匝数越多，越密，线圈越长圈的横截面积越大，匝数越多，越密，线圈越长,它的自感系数它的自感系数_将将_插入线圈，也插入线圈，也会使线圈的自感系数大大增加会使线圈的自感系数大大增加自感电动势自感电动势1 A形状形状大小大小越大越大铁心铁心(3)单位：自感系数的单位是单位：自感系数的单位是_，简称，简称_，符号是，符号是_常用的较小单位还有常用的较小单位还有_ (mH)和和_ (H).1 H _mH，1 H _ H.亨利亨利亨亨H毫亨毫亨微亨微亨103106想一想想一想2自感系数越大，自感电动势就越大吗？自感系数越大，自感

6、电动势就越大吗？提示：提示：不一定自感电动势由自感系数和电不一定自感电动势由自感系数和电流的变化率共同决定流的变化率共同决定学案导引学案导引1.将日光灯的灯管直接加在电源两端能正常使将日光灯的灯管直接加在电源两端能正常使用吗？用吗？2.镇流器在日光灯中起到什么作用？镇流器在日光灯中起到什么作用？3.没有起辉器日光灯能工作吗？没有起辉器日光灯能工作吗？要点探究要点探究讲练互动讲练互动日光灯的电路及其原理日光灯的电路及其原理1.日光灯的元件及其作用日光灯的元件及其作用(1)灯管灯管日光灯灯管的两端各有一个灯丝，灯管内充日光灯灯管的两端各有一个灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有微

7、量的氩和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有荧光粉两个灯丝之间的气体导电时发出有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柔和的紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光可见光(2)镇流器镇流器构造构造镇流器是一个带铁心的线圈镇流器是一个带铁心的线圈,自感系数很大自感系数很大作用作用起辉器接通再断开的瞬间，镇流器能产生瞬起辉器接通再断开的瞬间，镇流器能产生瞬时高压，加在灯管两端，使灯管中的气体导时高压，加在灯管两端，使灯管中的气体导电，日光灯开始发光电，日光灯开始发光在日光灯正常发光时，由于交变电流通过镇在日光灯正常发光时，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，

8、总是流器的线圈，线圈中产生自感电动势，总是阻碍电流的变化，这时镇流器起着降压限流阻碍电流的变化，这时镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯的正常工作的作用，保证日光灯的正常工作(3)起辉器起辉器构造构造起辉器主要由电容器和封装在充有氖气的小起辉器主要由电容器和封装在充有氖气的小玻璃泡中的静触片及由双金属片制成的玻璃泡中的静触片及由双金属片制成的U形动形动触片构成触片构成作用作用起辉器的主要作用是通过它的接通和断开过起辉器的主要作用是通过它的接通和断开过程，使镇流器产生瞬时高电压程，使镇流器产生瞬时高电压2.日光灯的工作原理日光灯的工作原理(1)启动：开关闭合后，电源电压加在起辉器启动：开关闭合后

9、，电源电压加在起辉器两极间，使氖气放电，发辉光，产生热量，两极间，使氖气放电，发辉光，产生热量，使使U形动触片膨胀，跟静触片接触把电路接通形动触片膨胀，跟静触片接触把电路接通,电路接通后，氖气停止放电，电路接通后，氖气停止放电，U形动触片冷动形动触片冷动收缩，两触片分开，电路断开，电路断开瞬收缩，两触片分开，电路断开，电路断开瞬间，镇流器产生很高的自感电动势，其方向间，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，使与原电压方向相同，共同加在灯管两端，使汞蒸气放电，日光灯开始工作汞蒸气放电，日光灯开始工作(2)正常发光：日光灯正常发光时，镇流器与正常发光：日光灯正常发光

10、时，镇流器与两灯丝及灯管内的汞蒸气组成闭合电路，由两灯丝及灯管内的汞蒸气组成闭合电路，由于镇流器的线圈产生自感现象，阻碍通过灯于镇流器的线圈产生自感现象，阻碍通过灯管的电流变化，起降压限流作用，确保日光管的电流变化，起降压限流作用，确保日光灯正常工作灯正常工作 如图所示，在日如图所示，在日光灯工作原理中光灯工作原理中(1)开关合上前起辉器的静开关合上前起辉器的静触片和动触片是触片和动触片是_(填填“接通的接通的”或或“断开断开的的”)；(2)开关刚合上时，开关刚合上时，220 V交流电压加在交流电压加在_上，使氖泡发出红光；上，使氖泡发出红光；例例1(3)日光灯启动瞬间，灯管两端的电压日光灯启

11、动瞬间，灯管两端的电压_220 V(填填“高于高于”“等于等于”或或“小于小于”)；(4)日光灯正常发光时，起辉器的静触片和动触日光灯正常发光时，起辉器的静触片和动触片片_(填填“接通接通”或或“断开断开”)，镇流器起着，镇流器起着_的作用，保证日光灯正常工作；的作用，保证日光灯正常工作；(5)起辉器中的电容器能起辉器中的电容器能_，没有电，没有电容器，起辉器也能工作容器，起辉器也能工作【思路点拨思路点拨】根据日光灯构造及各种元件的根据日光灯构造及各种元件的原理及用途分析解答原理及用途分析解答【精讲精析精讲精析】日光灯按原理图接好电路后日光灯按原理图接好电路后,当开关闭合，电源把电压加在起辉器

12、的两金当开关闭合，电源把电压加在起辉器的两金属片之间，使氖泡内的氖气放电发出辉属片之间，使氖泡内的氖气放电发出辉光辉光放电产生的热量使光辉光放电产生的热量使U形动触片膨胀，形动触片膨胀，跟静触片接触把电路接通，于是镇流器的线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，电路接通圈和灯管的灯丝中就有电流通过，电路接通后，起辉器中的氖气停止放电，后，起辉器中的氖气停止放电，U形动触片冷形动触片冷却后收缩恢复原状，两金属片分离，电路断却后收缩恢复原状，两金属片分离，电路断开，开，由于镇流器的自感作用，会产生很高的自感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

13、向相同，很高的电动势，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，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，激发荧光使管内汞气体导电，产生紫外线，激发荧光粉发光，灯管被点燃粉发光，灯管被点燃日光灯使用的是正弦交流电，电流的大小和日光灯使用的是正弦交流电，电流的大小和方向都随时间做周期性变化，在日光灯正常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，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碍电流的变化，这时

14、的镇流器就起到了降压限流的作用，保证日光灯的正常工作起辉限流的作用，保证日光灯的正常工作起辉器中的电容器能使动、静片脱离时避免产生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辉器，没有电容器，同样能电火花而烧毁启辉器，没有电容器，同样能工作，当日光灯正常点燃后，起辉器不再起工作，当日光灯正常点燃后，起辉器不再起作用，就是摘去了也不影响日光灯的发光作用，就是摘去了也不影响日光灯的发光【答案答案】(1)断开的断开的(2)起辉器起辉器(3)高于高于(4)断开降压、限流断开降压、限流(5)避免产生电火花避免产生电火花变式训练变式训练日光灯电路主要由镇流器、起辉器和灯管组日光灯电路主要由镇流器、

15、起辉器和灯管组成，在日光灯正常工作的情况下，以下说法成，在日光灯正常工作的情况下，以下说法正确的是正确的是()A灯管点燃发光后，起辉器中两个触片是分灯管点燃发光后，起辉器中两个触片是分离的离的B灯管点燃发光后，镇流器起降压限流作用灯管点燃发光后，镇流器起降压限流作用C镇流器有整流作用镇流器有整流作用D镇流器点燃日光灯时提供瞬时高压镇流器点燃日光灯时提供瞬时高压解析：选解析：选ABD.日光灯电路中镇流器起两种作日光灯电路中镇流器起两种作用用(1)提供瞬时高压点燃灯管；提供瞬时高压点燃灯管；(2)在灯管点燃在灯管点燃后，起降压限流作用后，起降压限流作用,故选项故选项B、D对，对，C错；灯错；灯管点

16、燃后，起辉器中的动、静两触片应该是管点燃后，起辉器中的动、静两触片应该是分离的，故选项分离的，故选项A正确正确学案导引学案导引1.自感现象中自感电动势的方向与原电流方自感现象中自感电动势的方向与原电流方向总是相反的吗？向总是相反的吗？2.在研究通电自感和断电自感现象中，小灯在研究通电自感和断电自感现象中，小灯泡与线圈分别是怎样连接的？其发光情况是泡与线圈分别是怎样连接的？其发光情况是如何变化的？如何变化的？自感现象的分析自感现象的分析1.对自感电动势的理解对自感电动势的理解(1)自感现象是一种特殊的电磁感应现象自感现象是一种特殊的电磁感应现象(2)自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电自感电动势

17、的作用：总是阻碍导体中原电流的变化流的变化,即总是起着推迟电流变化的作用即总是起着推迟电流变化的作用(3)自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时导体中原来电流的变化，当原来电流增大时,自感电动势与原来电流方向相反；当原来电自感电动势与原来电流方向相反；当原来电流减小时流减小时,自感电动势与原来电流方向相同自感电动势与原来电流方向相同2.通、断电自感现象的比较通、断电自感现象的比较与线圈与线圈串串联联的灯泡的灯泡与线圈与线圈并并联联的灯泡的灯泡电路图电路图与线圈串与线圈串联的灯泡联的灯泡与线圈并与线圈并联的灯泡联的灯泡通电时

18、通电时电流逐渐增大，电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮灯泡逐渐变亮电流突然变大，然电流突然变大，然后逐渐减小达到稳后逐渐减小达到稳定定断电时断电时电流逐渐减，电流逐渐减，小灯泡逐渐变小灯泡逐渐变暗，电流方向暗，电流方向不变不变电路中稳态电流为电路中稳态电流为I1、I2.若若I2I1，灯，灯泡逐渐变暗；若泡逐渐变暗；若I2I1，灯泡闪亮后，灯泡闪亮后逐渐变暗，两种情逐渐变暗，两种情况灯泡电流方向均况灯泡电流方向均改变改变 如图所示的电路中如图所示的电路中有有L1和和L2两个完全相同的灯两个完全相同的灯泡，线圈泡，线圈L的电阻忽略不计的电阻忽略不计下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A闭合闭合S时，时

19、，L2先亮，先亮，L1后亮，最后一样亮后亮，最后一样亮B断开断开S时，时，L2立刻熄灭，立刻熄灭，L1过一会儿熄灭过一会儿熄灭CL1中的电流始终从中的电流始终从a到到bDL2中的电流始终从中的电流始终从c到到d例例2【审题指导审题指导】解此类问题抓住两点：解此类问题抓住两点：(1)分清电路结构，搞清自感线圈与其它元件分清电路结构，搞清自感线圈与其它元件间的连接关系间的连接关系(2)通电瞬间线圈相当于断路，断电瞬间相当通电瞬间线圈相当于断路，断电瞬间相当于电源于电源【精讲精析精讲精析】闭合闭合S时，时，L2中立即有从中立即有从d到到c的电流，先亮，线圈由于自感作用，通过它的电流，先亮，线圈由于自

20、感作用，通过它的电流将逐渐增加，所以的电流将逐渐增加，所以L1逐渐变亮电路稳逐渐变亮电路稳定后自感作用消失，线圈定后自感作用消失，线圈L相当于导线，所以相当于导线，所以L1、L2最后一样亮最后一样亮,选项选项A正确；断开正确；断开S时时,L2中由中由电源提供的电流立即消失，但是电源提供的电流立即消失，但是L中的电流由中的电流由于自感的阻碍作用只能逐渐减小，通过于自感的阻碍作用只能逐渐减小，通过L2、L1形成回路因此形成回路因此L1、L2都将过一会都将过一会儿才熄灭，选项儿才熄灭，选项B错误；错误；L1中的电流始终由中的电流始终由b到到a，L2中的电流在闭合中的电流在闭合S后由后由d到到c，在断

21、开，在断开S后后由由c到到d，选项，选项C、D错误错误【答案答案】A【规律方法规律方法】在自感现象中关于电流变化在自感现象中关于电流变化的分析技巧：的分析技巧：(1)分析线圈与周围元件的连接方式，是串联分析线圈与周围元件的连接方式，是串联还是并联；还是并联；(2)开关接通瞬间线圈阻碍所在串联电路电流开关接通瞬间线圈阻碍所在串联电路电流的增大，因此与线圈串联的元件电流都从零的增大，因此与线圈串联的元件电流都从零开始逐渐增大；开始逐渐增大；(3)当开关断开瞬间，线圈阻碍所在串联电路当开关断开瞬间，线圈阻碍所在串联电路电流的减小，此时要分清自感电流流经哪些电流的减小，此时要分清自感电流流经哪些元件，

22、所有自感电流流经的元件都要工作一元件，所有自感电流流经的元件都要工作一段时间，直到电能全部损失掉段时间，直到电能全部损失掉互动探究互动探究上例中，若实现断开电键时，让灯泡上例中，若实现断开电键时，让灯泡L2闪亮一闪亮一下下,可采用哪种方式？试举一例并说明原因可采用哪种方式？试举一例并说明原因.解析：若使解析：若使L2在断开电键时闪亮一下，则要求在断开电键时闪亮一下，则要求断开电键后流过断开电键后流过L2的电流比电键闭合时大即可，的电流比电键闭合时大即可，因为线圈电阻不计，两灯完全相同，故可在因为线圈电阻不计，两灯完全相同，故可在灯灯L2的支路上串一定值电阻，使闭合电键后流的支路上串一定值电阻，使闭合电键后流过过L1的电流大于的电流大于L2的电流的电流答案：见解析答案