高中物理选修3-2自感-日光灯[1]剖析

一、自感现象1、回顾：在做（右图）的实验时，由于线圈A中电流的变化，它产生的磁场发生变化，引起了穿过线圈B磁通量的变化，在B中产生了感应电动势。——互感。思考：线圈A中电流的变化会引起线圈A中产生感应电动势吗？2、演示：一节干电池和变压器相连，断开电键。自感现象：由于导体线圈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。3、观察两个实验——自感现象对电路的影响为什么灯立即亮灯要过会儿亮呢AB,?通电自感再看一遍为什么灯立即亮灯要过会儿亮呢AB,?通电自感现象分析AB分析B灯S接通穿过线圈的电流I增大穿过线圈的磁通量增大线圈产生感应电动势B灯逐渐亮流过B灯的电流随时间怎样变化？阻碍电流增大？？？？分析B灯IBItABAB线圈中出现的感应电动势只是阻碍了原电流的的变化，而非阻止，所以虽延缓了电流变化的进程，但最终电流仍然达到最大值，B最终会正常发光。为什么灯不是立即熄灭，而要闪亮一下才熄灭.断电自感通过线圈的电流I减小穿过圈的磁通量减小线圈产生感应电动势灯逐渐熄灭流减小（补偿）S断开？？？？1感应电流方向如何？2原电流方向如何？OtI3通过灯的电流怎样变化？阻碍电(1)通电自感：电流通过线圈时，线圈产生磁场，线圈因此具有磁场能，即刚通电时，电能首先要转化为线圈磁场能，再转化为B灯的电能，故B灯过一会儿才亮。AB(2)断电自感：S断开前，线圈中有电流，则线圈中有磁场能，S断开后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯延迟熄灭。在自感现象中产生的电动势叫自感电动势，用E表示。总是阻碍原电流的变化，即延缓电流变化。自感电动势的方向结论增反减同导体电流增加时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电动势（原电流）方向相反；导体电流减小时阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电动势（原电流）方向相同结论与电流的变化率成正比E=LtI5.自感系数L公式E=L中的比例恒量L叫自感系数,简称“自感”或“电感”tI自感系数由线圈本身的性质决定，与线圈是否通电无关。它跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等因素有关，线圈越长，单位长度的匝数越多，截面积越大，自感系数就越大，有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多。特别提醒在国际单位制中是亨利，简称亨，符号是H。常用的单位还有豪亨（mH)和微亨（μH）1H=103mH=106μH如果通过线圈的电流在1秒内改变1安培时，产生的电动势是1伏特，这个线圈的自感系数就是1亨利。6.自感现象的应用日光灯的自感现象感应圈利用自感现象来产生高压。汽车发动机点火器煤气灶电子点火器小功率高压产生器自感现象的其它应用交流电路电磁波发射与接收电焊自感现象的防止自感现象也有有害的一面大型电动机的定子绕组自感系数很大，电流很大，开关断开时会产生很高的自感电动势，使开关周围空气电离，形成电弧火花。会烧坏开关，对人造成伤害。采用特制开关。开关放在绝缘性能好的油中。工作中的家用电器拔下或拔动插头时也常会见到电火花，这也是自感现象引起的。怀疑有易爆易燃气体泄漏场所，不可开关电源。如图所示，由于两根平行导线中的电流方向相反，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到可以忽略的程度。实例例题1如图所示，L为一个纯电感线圈（直流电阻为零），A为一个灯泡，下列说法正确的是：（）A．开关S接通瞬间无电流通过灯泡B．开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C．开关S断开瞬间无电流通过灯泡D．开关S接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流LabALab再看一遍返回题目Lab返回题目例题1如图所示，L为一个纯电感线圈（直流电阻为零），A为一个灯泡，下列说法正确的是：（）A．开关S接通瞬间无电流通过灯泡B．开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C．开关S断开瞬间无电流通过灯泡D．开关S接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流LabB如图所示，线圈的直流电阻为10Ω,灯泡电阻R=20Ω,线圈的自感系数很大,电源的电动势6V，内阻不计,则在闭合S的瞬间，通过L的电流为A,通过灯的电流为A;S闭合后电路中的电流稳定时断开S的瞬间,通过灯的电流为A，方向与原电流方向。例题2L１、灯泡亮暗程度如何变化？２、若灯炮的电阻Ｒ＝１０Ω，灯的亮暗程度如何变化？3、灯在什么条件下会闪亮一下？00.30.6相反自感现象自感电动势E作用：总是阻碍电流变化自感系数L影响因素:线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等单位：亨、毫亨、微亨自感现象的防治和利用大小:E=LΔI/Δt自感现象i1i2-i1-i2iOtt1Ai1i2-i1-i2iOtt1Bti1i2-i1-i2iOt1Ci1i2-i1-i2iOtt1DSi1i2AL如右图所示电路中,S闭合时,此时流过线圈L的电流为i1,流过灯泡A的电流为i2,且i1＞i2.在t1时刻将S断开,那么流过灯泡的电流随时间变化的图象是下图中的哪一个()练习1D二、日光灯一、组成：主要由灯管、镇流器、起动器组成2、镇流器镇流器是一个带铁芯的线圈，自感系数很大。1、日光灯管两端有灯丝，内涂有荧光粉，充有微量的氩和汞蒸汽。3、起动器主要是一个充有氖气的小氖泡，里面装有两个电极，一个是静触片，一个是由两个膨胀系数不同的金属制成的U型动触片。日光灯管的结构及各部分的作用荧光粉发出可见光受到紫外线照射时在高压下导电发出紫外线两端灯丝给气体加热并给气体加上高电压镇流器结构和作用：启动时提供瞬时高压正常工作时降压限流启动器组成和作用：起到一个开关的作用氖泡电容器能使动靜触片不产生电火花保护触点工作过程⑶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，方向与电源电动势方向相同，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光。1．日光灯的点燃过程：⑴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U型动触片膨胀伸长，跟静触片接触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。⑵电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。2．日光灯正常发光：日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化的，这时的镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光。总结：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。启动器起自动开关的作用。关于日光灯正常发光原理例1如图所示是日光灯的构造示意图．若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是()（A）接通S1,断开S2,S3，日光灯就能正常发光．（B）接通S1,S2,断开S3，日光灯就能正常发光．（C）断开S3，接通S1,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C例题2.在日光灯的连接线路中,关于起动器的作用,以下说法正确的是A.日光灯起动时,为灯管提供瞬时高压B.日光灯正常工作时,起降压限流的作用C.起到一个自动开关的作用,实际上可用一个弹片开关代替(按下接通，放手断开)D.以上说法均不正确√例题3、日光灯镇流器的作用是A．启动时限制灯管中电流B．启动时产生瞬间高压，点燃灯管C．工作时降压限流，使灯管在较低电压下工作D．工作时维持灯管两端有高于电源的电压，使灯管正常工作√√