课件30张PPT。第2章——楞次定律和自感现象第4讲 自感现象的应用目标定位
1.知道日光灯的组成和电路图.
2.知道日光灯的主要元件及作用.
3.知道感应圈是利用自感现象由低压直流电源获得高电压的.一、日光灯与镇流器动触片断开汞蒸气荧光物质瞬时高压降压限流二、感应圈
1.工作原理
利用自感现象用 电源来获得高电压.
2.结构
主要由直接绕在铁芯上的 和两端接在放电器上的
构成.
3.用途
在物理、化学实验室里可以做 电源，在汽车、煤气灶点火装置中产生 完成点火工作.低压直流初级线圈次级线圈小功率高压高压电火花三、自感的其他应用及危害
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
来发射电磁波；在收音机和电视机中，同样也用 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 ，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.振荡电路 振荡电路电弧火花一、日光灯的发光原理1．构造
日光灯的电路如图1所示，由日光灯管、
镇流器、开关等组成．
2．启动前
管内气体未导通，启动器动触片与静触片处于分离状态．3．日光灯的启动
当开关闭合时，电源把电压加在启动器的两电极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长与静触片接触，从而接通电路，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，流过镇流器的电流迅速减小，镇流器线圈中会产生很高的自感电动势，方向与原来电压方向相同，与电源电压一起形成瞬时高压加在灯管两端，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯管成为电流的通路开始发光．启动器相当于一个自动开关．日光灯正常工作后处于断开状态，启动器损坏的情况下可将连接启动器的两个线头作一个短暂接触也可把日光灯启动．启动时电流流经途径是镇流器、启动器、灯丝，启动后电流流经途径是镇流器、灯丝、日光灯管．4．日光灯正常工作时镇流器的作用
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．当交流电的大小增大时，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；当交流电的大小减小时，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，正常工作时镇流器就起着降压、限流的作用．例1 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.
答案 A针对训练 如图3是日光灯的结构示意图，若按
图示的电路连接，关于日光灯的发光情况，下
列叙述中正确的是( )
A.只把S1接通，S2、S3不接通，日光灯就能正常发光
B.把S1和S2接通后，S3不接通，日光灯就能正常发光
C.S3不接通，接通S1和S2后再断开S2，日光灯就能正常发光
D.当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光图3解析 A选项：只接通S1，灯管两端不能产生瞬时高压，日光灯不能点亮，A错误；B选项：S1和S2接通，S2不断开，日光灯被短路，电压为零，镇流器也不能产生断电自感电动势，日光灯不能点亮，B错误；
C选项：S1和S2接通，再断开S2，镇流器产生自感电动势，与外加电压一起形成瞬时高压，使日光灯点亮而正常发光，C正确；
D选项：日光灯正常发光后，再接通S3，镇流器被短接，不再起限流和降压作用，加在灯管两端的电压将达到220 V，灯管将被烧坏，D错误.
答案 C例2 启动器是由电容和氖管两大部分组成，其中氖管中充有氖气，内部有静触片和U形动触片．通常动、静触片不接触，有一个小缝隙，则下列说法中正确的是( )
A．当电源的电压加在启动器两极时，氖气放电并产生热量，导致U形动触片受热膨胀
B．当电源的电压加在启动器两极后，启动器的两个触片才接触，使电路有电流通过
C．电源的电压加在启动器两极前，启动器的两个触片就接触着，电路就已经有电流通过
D．当电路通电后，两个触片冷却，两个触片重新分离解析 依据日光灯的工作原理可知，电源把电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光．辉光产生热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接触把电路接通．电路接通后，启动器的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分开，电路自动断开．
答案 ABD二、感应圈的工作原理
如图4是感应圈的原理图，闭合开关K，低压直流电源
接通.开关K和弹簧片DK与初级线圈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，由于初级线圈中的电流迅速变化，L1的自感电动势会猛增至数百伏.次级线圈L2的线圈匝数约为L1的100倍，于是在次级线圈L2的两端感应出数万伏的高压.图4 例3 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压电的装置
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放电器等解析 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，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使用，B不正确；
感应圈的主要构造包括两个绝缘线圈和放电器等，D正确；
煤气灶电子点火装置是利用感应圈产生的高压电火花来完成的，C正确.
答案 B日光灯的发光原理
1．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，启动器的动触片和静触片短暂接通后断开，镇流器向灯管提供瞬时高压．所以，启动器仅起到了开关作用，A、B、D对，C错．
答案 ABD2．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．日光灯点燃后，镇流器、启动器都不起作用
B．镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压，点燃后起降压限流作用
C．日光灯点亮后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉
D．日光灯点亮后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低对电能的消耗解析 日光灯工作时都要经过预热、启动和正常工作三个不同的阶段，它们的工作电流通路如下图所示：在启动阶段镇流器与启动器配合产生瞬间高压．工作后，电流由灯管经镇流器，不再流过启动器，故启动后启动器不再工作，而镇流器还要起降压限流作用，不能去掉，故选B、C.
答案 BC感应圈的工作原理
3.下列说法正确的是( )
A.感应圈的工作原理是电磁感应现象
B.日光灯和白炽灯一样，都可接在直流电路中正常工作
C.感应圈中的两个线圈的匝数一样多
D.一个标有“220 V,40 W”的日光灯管，用欧姆表测灯管两端，读数约为1 210 ΩA4.下列装置中没有利用感应圈的是( )
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，汽车发电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，物理、化学实验中的小功率电源是利用感应圈通过低压直流电源获得高电压，A、B、C正确；
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，D错误.
答案 D
一、选择题
1．日光灯镇流器的作用有( )
A．启动器动、静触片接触时，镇流器产生瞬时高压
B．正常工作时，镇流器降压限流保证日光灯正常工作
C．正常工作时，使日光灯管两端的电压稳定在220 V
D．正常工作时，不准电流通过日光灯管
解析：选B．当启动器的动、静触片分离，即电路断开时，镇流器能产生瞬时高压，与电源电压一起加在灯管两端，使灯管中的气体导电，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流器的线圈，线圈中产生自感电动势，总是阻碍电流的变化，起着降压(低于220 V)限流的作用，保证日光灯的正常工作．
2．关于日光灯的发光实质，下列说法中正确的有( )
A．是由于灯管两端的灯丝在炽热状态下发光，后经灯管壁多次反射和透射传到周围空间
B．是在镇流器的高电压作用下，灯管内气体被电离成为导体，形成大电流，使气体处于炽热状态而发光
C．日光灯发出的其实就是紫外线
D．日光灯发出的光，实质上是紫外线激发荧光物质发光
解析：选D．日光灯发光的本质，是灯丝发射的电子与汞原子碰撞而放出紫外线，紫外线照射灯管内壁的荧光物质而发光．故选项D正确．
3．(多选)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压的
B．感应圈是利用低压直流电源获得高电压的
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压的
解析：选BC.感应圈是利用低压直流电源和自感现象获得高电压的．
4．(多选)启动器是由电容和氖管两大部分组成，其中氖管中充有氖气，内部有静触片和U形动触片．通常动、静触片不接触，有一个小缝隙．则下列说法中正确的是( )
A．当电源的电压加在启动器两极时，氖气放电并产生热量，导致双金属片受热膨胀
B．当电源的电压加在启动器两极后，动、静触片间辉光放电，受热膨胀两触片接触而不分离
C．启动器中U形动触片是由单金属片制成
D．当动、静两触片接触后，氖气停止放电、温度降低，两触片分离
答案：AD
5．(多选)用电流传感器可以清楚地演示自感对电路中电流的影响，不一定要用两个灯泡作对比．电流传感器的作用相当于一个电流表，实际就用电流表的符号表示．它与电流表的一个重要区别在于，传感器与计算机相结合能够即时反映电流的迅速变化，并能在屏幕上显示电流随时间变化的图象．先按图甲连接电路，测一次后，可以拆掉线圈，按图乙再测一次，得到丙、丁图象．则下列说法正确的是( )
A．丙图象是对应甲测得的 B．丙图象是对应乙测得的
C．丁图象是对应甲测得的 D．丁图象是对应乙测得的
解析：选AD．电感线圈对应电路电流应逐渐增加，乙电路电键S接通后电流能突变．
6．(多选)在日光灯电路中，如果与启动器并联的电容器被击穿，为排除故障使日光灯正常工作而采取的下列方法中合理的是( )
A．去掉电容器
B．打坏玻璃泡，把动触片和静触片捆在一起
C．去掉启动器从启动器插座上接出两根导线，然后拧在一起
D．用一段中间有绝缘皮的导线弯成U字形，去掉启动器，将U形导线两端插入启动器座，待灯管两端发光后迅速断开
解析：选AD．电容器对启动过程没有影响，所以去掉以后启动器启动作用不变，A正确；启动的原理是瞬间接通，待灯管两端发光后，迅速断开，镇流器产生瞬时高压把灯管点亮，B、C不能断开，显然不可以，B、C错误，D正确．
7．(多选)家用日光灯电路如图所示，S为启动器，A为灯管，L为镇流器，关于日光灯的工作原理下列说法正确的是( )
A．镇流器的作用是将交变电流变为直流电
B．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
C．日光灯正常发光时，启动器中的两个触片是分离的
D．日光灯发出柔和的白光是由汞电子受到激发后直接辐射的
解析：选BC.镇流器是一个自感系数很大的线圈，当流经线圈的电流发生变化时能产生很大的自感电动势阻碍电流的变化，在日光灯启动时，镇流器提供一个瞬时高压使其工作；在日光灯正常工作时，自感电动势方向与原电压相反，镇流器起着降压限流的作用，此时启动器的两个触片是分离的，当灯管内的汞蒸气被激发时能产生紫外线，涂在灯管内壁的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光．
8．如图所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L两端并联一只电压表，用来测量自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路拆解时应( )
A．先断开S1 B．先断开S2
C．先拆除电流表 D．先拆除电阻R
解析：选B．S1断开瞬间，L中产生很大的自感电动势，若此时S2闭合，则可能将电压表烧坏，故应先断开S2.
☆9.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( )
A．启动器两脚A、B与启动器座接触不良
B．电容器C断路
C．电容器C击穿而短路
D．镇流器自感系数L太大
解析：选C.题目说镇流器无故障，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，即启动器接通，但不能自动断开，说明电容器C短路了，选C.
☆10.如图所示为日光灯示教电路，L为镇流器，S为启动器．下列操作中，观察到的现象错误的是( )
A．接通K1，K2接a，K3断开，灯管正常发光
B．灯管正常发光时，将K2由a迅速接到b，灯管将不再正常发光
C．断开K1、K3，令K2接b，待灯管冷却后再接通K1，可看到S闪光，灯管不能正常发光
D．取下S，令K2接a，再接通K1、K3，接通几秒后迅速断开K3，灯管可以正常发光
解析：选B．按选项A的做法，电路就是一个常见的日光灯照明电路，故A选项正确．选项D是用手动开关K3来代替启动器S，由所学知识可知，这种做法是可行的，故D选项正确．灯管正常工作后，镇流器L只起降压限流的作用，其工作完全可由一个电阻来替代．故灯管正常工作后，将K2由a转到b，灯泡中的钨丝电阻替代镇流器工作，只要阻值合适，日光灯仍可正常发光．故B选项错误．镇流器L在启动器S中的双金属片断开的瞬间产生高压，促使日光灯管发光，而灯泡D不能替代镇流器产生所需的高压，按选项C，只能看到S断续闪光，而灯管不能正常发光．
二、非选择题
11．如图所示，在日光灯工作原理中．
(1)开关刚合上时，220 V交流电压加在____________之间，使氖泡发出辉光；
(2)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；
(3)启动器中的电容器能____________，没有电容器，启动器也能工作．
解析：按原理图接好日光灯电路后，当开关闭合，电源把电压加在启动器的两金属片之间，使氖泡内的氖气放电发出辉光．辉光放电产生的热量使U形动触片膨胀，跟静片接触把电路接通，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，保证日光灯的正常工作．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．
答案：(1)启动器的两电极 (2)断开 降压限流
(3)避免产生电火花
12．如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和 B．线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合电路．在拉开开关S的时候，弹簧K并不能立即将衔铁D拉起，从而使触头C(连接工作电路)立即离开，过一段时间后触头C才能离开；延时继电器就是这样得名的．试说明这种继电器的工作原理．
解析：当拉开开关S时使线圈A中电流变小并消失时，铁芯中的磁通量发生了变化(减小)，从而在线圈B中激起感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，这样，就使铁芯中磁场减弱得慢些，因此弹簧K不能立即将衔铁拉起．
答案：见解析
