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32.ppt

1 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 2 了解自感现象及其产生的原因 会分析自感现象 重点 3 了解自感电动势和自感系数 4 知道互感现象 一 探究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 组成 2 镇流器的作用 启动时产生 在正常工作时起到 的作用 镇流器 起辉器 瞬时高电压 降压限流 二 探究自感现象1 探究电路闭合时线圈的自感现象如图所示的电路 两灯泡规格相同 接通开关后调节电阻r 使两个灯泡亮度相同 然后断开电路 重新接通电路 在s闭合的瞬间 观察到a2 a1 亮起 最后达到相同的亮度 先亮 逐渐 2 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 想一想1 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 提示 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 三 自感电动势和自感系数1 自感现象 由于导体本身的 而产生的电磁感应现象 叫做自感现象 2 自感电动势 自感现象中产生的 叫做自感电动势 e 式中的比例系数l叫做线圈的自感系数 电流发生变化 感应电动势 2 自感系数 1 物理意义 表征线圈能产生 本领大小的物理量 数值上等于通过线圈的电流在1s内改变 时产生的自感电动势的大小 2 决定自感系数l大小的因素 跟线圈的 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 它的自感系数 将 插入线圈 也会使线圈的自感系数大大增加 自感电动势 1a 形状 大小 越大 铁心 3 单位 自感系数的单位是 简称 符号是 常用的较小单位还有 mh 和 h 1h mh 1h h 亨利 亨 h 毫亨 微亨 103 106 想一想2 自感系数越大 自感电动势就越大吗 提示 不一定 自感电动势由自感系数和电流的变化率共同决定 学案导引1 将日光灯的灯管直接加在电源两端能正常使用吗 2 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 1 日光灯的元件及其作用 1 灯管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可见光 2 镇流器 构造镇流器是一个带铁心的线圈 自感系数很大 作用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 这时镇流器起着降压限流的作用 保证日光灯的正常工作 3 起辉器 构造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u形动触片构成 作用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 2 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两极间 使氖气放电 发辉光 产生热量 使u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 u形动触片冷动收缩 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闭合电路 由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 确保日光灯正常工作 如图所示 在日光灯工作原理中 1 开关合上前起辉器的静触片和动触片是 填 接通的 或 断开的 2 开关刚合上时 220v交流电压加在 上 使氖泡发出红光 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 起辉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 起辉器中的电容器能 没有电容器 起辉器也能工作 思路点拨 根据日光灯构造及各种元件的原理及用途分析解答 精讲精析 日光灯按原理图接好电路后 当开关闭合 电源把电压加在起辉器的两金属片之间 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 电路接通后 起辉器中的氖气停止放电 u形动触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 起辉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 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 答案 1 断开的 2 起辉器 3 高于 4 断开降压 限流 5 避免产生电火花 变式训练日光灯电路主要由镇流器 起辉器和灯管组成 在日光灯正常工作的情况下 以下说法正确的是 a 灯管点燃发光后 起辉器中两个触片是分离的b 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d 镇流器点燃日光灯时提供瞬时高压 解析 选abd 日光灯电路中镇流器起两种作用 1 提供瞬时高压点燃灯管 2 在灯管点燃后 起降压限流作用 故选项b d对 c错 灯管点燃后 起辉器中的动 静两触片应该是分离的 故选项a正确 学案导引1 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 2 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 其发光情况是如何变化的 1 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 2 自感电动势的作用 总是阻碍导体中原电流的变化 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 当原来电流减小时 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 如图所示的电路中有l1和l2两个完全相同的灯泡 线圈l的电阻忽略不计 下列说法中正确的是 a 闭合s时 l2先亮 l1后亮 最后一样亮b 断开s时 l2立刻熄灭 l1过一会儿熄灭c l1中的电流始终从a到bd l2中的电流始终从c到d 审题指导 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间的连接关系 2 通电瞬间线圈相当于断路 断电瞬间相当于电源 精讲精析 闭合s时 l2中立即有从d到c的电流 先亮 线圈由于自感作用 通过它的电流将逐渐增加 所以l1逐渐变亮 电路稳定后自感作用消失 线圈l相当于导线 所以l1 l2最后一样亮 选项a正确 断开s时 l2中由电源提供的电流立即消失 但是l中的电流由于自感的阻碍作用只能逐渐减小 通过l2 l1形成回路 因此l1 l2都将过一会 儿才熄灭 选项b错误 l1中的电流始终由b到a l2中的电流在闭合s后由d到c 在断开s后由c到d 选项c d错误 答案 a 规律方法 在自感现象中关于电流变化的分析技巧 1 分析线圈与周围元件的连接方式 是串联还是并联 2 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开始逐渐增大 3 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 互动探究上例中 若实现断开电键时 让灯泡l2闪亮一下 可采用哪种方式 试举一例并说明原因 解析 若使l2在断开电键时闪亮一下 则要求断开电键后流过l2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 故可在灯l2的支路上串一定值电阻 使闭合电键后流过l1的电流大于l2的电流 答案 见解析 自感现象中的图像问题 经典案例 2012 渭南高二检测 如图所示为研究自感实验电路图 并用电流传感器显示出在t 1 10 3s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈l的电流 如图 已知电源电动势e 6v 内阻不计 灯泡r1的阻值为6 电阻r的阻值为2 1 线圈的直流电阻rl 2 开关断开时 该同学观察到的现象是 并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是 v 审题指导 根据i t图像中的不同时间段的信息结合电路结构图和闭合电