高中物理 第2章 楞次定律和自感现象 第3节 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 记学习目标 1 知道普通日光灯的组成和电路图 2 知道启动器和镇流器的构造和工作原理 3 了解感应圈的工作原理和应用 4 会用自感知识分析 解决一些简单问题 学基础导学 1 日光灯的构造及电路图 完整的日光灯电路包括日光灯管 启动器 开关等主要部件 其电路如图所示 2 日光灯的发光原理 首先高压将灯管内气体 气体导电电阻很小 所以灯管正常发光时所需的电压 220v 一 日光灯与镇流器 镇流器 击穿 小于 3 镇流器 1 构造 镇流器主要是由自感系数 的线圈构成 2 作用 启动时 镇流器在灯管两端形成 击穿气体 使灯管发光 正常发光后 镇流器起 作用 以免烧坏灯管 4 启动器 1 构造 启动器主要是由电容器 和双金属片制成的 构成 2 作用 在开关闭合后 使电路短暂接通 再将电路断开 很大 瞬时高压 降压限流 静触片 玻璃泡 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 和接在放电器上的 构成 3 用途 在物理 化学实验里可以作为小功率 电源 在汽车 煤气灶点火装置中产生 电火花完成点火工作 二 感应圈 低压直流 初级线圈 次级线圈 高压 高压 1 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 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 三 自感现象的其它应用 振荡电路 电弧火花 悟名师指点 1 灯管 当两灯丝间的气体导电时发出紫外线 紫外线使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光 2 启动器启动器的主要作用是通过它的接通和断开过程 使镇流器产生与电源电压方向相同的 高出电源电压很多的瞬间感应电动势 从而点燃日光灯 它相当于一个自动开关 一 日光灯各组成部分的作用 3 镇流器 1 在灯管启动时 镇流器能够产生一个高出电源电压很多的瞬时电压 而灯管内气体需要一个比220v高得多的电压 才能被 激活 使日光灯内的气体导电而被点燃 2 在日光灯启动后 因为日光灯的电阻变得很小 只允许通过不大的电流 否则就会将灯管烧毁 这时要求加在灯管两端的电压低于电源电压 此要求也是通过镇流器来实现的 此时 镇流器的作用是 降压限流 1 日光灯镇流器的作用有 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 2 如图所示电路 关于启动器的作用 以下说法正确的是 a 日光灯启动时 为灯管提供瞬时高压b 日光灯正常工作时 起降压限流作用c 起到一个自动开关作用d 启动器内的电容器毫无作用答案 c 1 启动 开关闭合后 电源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 跟静触片接触使电路接通 电路接通后 氖气停止放电 u形动触片冷却收缩 两触片分开 电路断开 电路断开的瞬间 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 镇流器与两灯丝及灯管内的汞蒸气组成电路 由于镇流器的线圈的自感现象 阻碍通过灯管的电流变化 起降压限流作用 确保日光灯正常工作 二 日光灯的工作原理 3 如图所示的四个日光灯的接线图中 s1为启动器 s2为开关 l为镇流器 能使日光灯正常发光的是 解析 日光灯工作时 电流通过镇流器 灯丝和启动器构成回路 使启动器发出辉光 相当于启动器短路接通 同时电流加热灯丝 灯丝发射电子 镇流器起控制电流的作用 之后启动器断开瞬间 镇流器产生很大的自感电动势 出现一个高电压加在灯管两端 灯管中的气体放电 发光 此时启动器已无作用 所以启动器可用手动的开关来代替 实际操作时 因启动器丢失或损坏时 可手持带绝缘皮的导线短接启动器然后再断开 另外 d图的错误是不能让灯管的灯丝短路 故正确答案为ac 答案 ac 三 感应圈的工作原理 4 在无线电技术中 常有这样的要求 有两个线圈 要使一个线圈中有电流变化时对另一个线圈几乎没有影响 在图电路中它们的安装符合要求的是 解析 根据螺线管通电后的磁感线的分布情况 以及螺线管的排列位置 a b c选项中都会出现互感 只有d选项可以消除互感的影响 答案 d 讲典例精析 在日光灯工作原理中 如图所示 日光灯工作原理的理解和辨析 1 开关合上前 启动器的静金属片和动金属片是 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 220v 填 高于 等于 或 小于 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 解析 日光灯按原理图接好电路后 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 灯管被点燃 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0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 当日光灯正常点燃后 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 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 1 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 本题考查自感线圈的应用 根据日光灯的工作原理 要想使日光灯发光 灯丝须预热发出电子 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 b项中灯管和电源断开 b项错误 c项中镇流器与灯管断开 无法将瞬时高压加在灯管两端 c项错误 d项中 灯丝左 右端分别被短接 无法预热放出电子 不能使灯管中气体导电 d项错误 只有a项是正确的 故正确答案为a 答案 a 辨易错疑难 下列属于自感现象的是 a 电焊机产生的电弧火花b 拔下家用电器的电源插头看到电火花c 大型电动机断开开关产生电弧火花d 用高频交流电焊接自行车零件思路点拨 审题时要注意选择的现象应符合两个特点 一是属电磁感应现象 二是由自身电流变化引起 自感现象的其他应用 解析 电焊时电流减小引起的自感现象产生电弧火花 使金属熔化 冷却后就融为一体了 故选项a正确 把电路中开关断开 就会在电路中产生自感电动势 使开关的闸刀与固定夹片之间的空气电离 产生电火花 故选项b c正确 高频交流电焊接自行车零件是涡流的典型应用 d错 答案 abc 2 1 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 自动设备中的延时继电器d 物理 化学实验中的小功率高压电源 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 a b正确 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 d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 c错误 答案 abd 练随堂演练 1 关于镇流器下列说法正确的是 a 镇流器是一个自感系数l很小的线圈b 镇流器是带有铁芯的匝数很多 自感系数很大的线圈c 镇流器对日光灯管正常工作可有可无d 以上说法都不正确答案 b 2 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 启动器相当于开关答案 abd 3 关于线圈的自感系数 自感电动势的下列说法中正确的是 a 线圈中电流变化越大 线圈自感系数越大b 对于某一线圈 自感电动势正比于电流的变化量c 一个线圈的电流均匀增大 这个线圈自感系数 自感电动势都不变d 自感电动势总与原电流方向相反 答案 c 4 下列关于日光灯启动器的说法 正确的是 a 日光灯正常发光时 启动器处于导通状态b 日光灯正常发光时 启动器处于断开状态c 启动器在日光灯启动过程中 先是接通电路预热灯丝 然