第2章 第3节 自感现象的应用.ppt

第3节自感现象的应用 学习目标 1 了解日光灯的构造及发光原理 2 了解启动器 镇流器的作用 3 了解感应圈的工作过程及应用 4 了解自感现象在生产和生活中的应用 重点难点 镇流器的利用 日光灯的工作原理 易错问题 1 在日光灯构造中 对镇流器和启动器的分布结构不清楚 2 镇流器在启动时和正常工作时的 双重身份 容易混淆 一 日光灯与镇流器1 完整的日光灯电路包括 开关等主要部分 日光灯管的两端各有一根灯丝 管内充有稀薄的氩气和微量的水银蒸气 管的内壁上涂有 受到紫外线照射时能发出可见光 基础知识梳理 日光灯管 镇流器 启动器 荧光物质 若日光灯正常工作后 去掉启动器 日光灯还能正常工作吗 思考 提示 能 启动器只是在日光灯通电瞬间起作用 正常工作后不起作用 思考 2 启动器的氖泡内主要有两个金属片 一个是静金属片 另一个是倒U形动金属片 当电源开关闭合时 两个金属片之间会产生辉光放电 到U形动金属片后与静金属片接触 待冷却后又断开恢复原状 受热膨胀 3 镇流器的主要部分是一个绕在铁芯上且自感系数很大的线圈 闭合开关后 启动器的动静片接触后又断开 使线圈上产生很大的 使灯管点亮 日光灯正常发光后 线圈中产生的自感电动势起到的作用 自感电动势 降压限流 二 感应圈感应圈的主要组成部分有 绝缘套 铁芯 转换开关 断续器 电容器 放电器等 三 自感现象的其他应用电焊机的工作是利用了 初级线圈 次级线圈 自感现象 一 镇流器的作用镇流器是一个带铁芯的线圈 其自感系数很大 镇流器在日光灯起动阶段和正常发光阶段 起着不尽相同的作用 具体表现为 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 使日光灯内的气体导电 而被点燃 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 否则就会将灯管烧坏 这时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 核心要点突破 2 日光灯的工作过程分为预热阶段 点燃阶段和正常发光阶段 在不同阶段 镇流器的作用不同 在点燃时 镇流器的作用是提供瞬时电压 在正常发光时 镇流器起降压限流作用 二 日光灯的工作原理分析1 日光灯的发光原理灯管的两端各有一根灯丝 灯管内充有微量的氩和稀薄的天然汞蒸气 灯管内壁涂有荧光物质 当管内的气体被击穿而导电时 灯管两端炽热的灯丝就会释放出大量电子 这些电子与汞原子碰撞而放出紫外线 涂在灯管内壁的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光 如图2 3 1所示 根据不同的需要在管内充以不同的气体 并在管的内壁涂上不同的荧光物质 就可制造出发不同的颜色光的日光灯 图2 3 1 2 日光灯的工作原理 1 如图2 3 2所示 当开关闭合后 电源电压加在启动器的两极之间 使氖气放电发出辉光 辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长 与静触片接触 电路导通 于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过 图2 3 2 2 电路接通后 启动器中氖气停止放电 U形动触片冷却收缩 两个触片分离 电路断开 镇流器中产生很高的自感电动势 方向与原来的电动势方向相同 两者加在一起形成瞬时高电压 加在灯管两端 使灯管中气体开始放电 日光灯管成为电流的通路开始发光 3 日光灯正常发光时 镇流器起降压限流的作用 保证日光灯正常发光 在静 动两触片间并接一个电容器 其作用是在两触面分离时避免产生火花而烧坏触片 没有此电容器 启动器也能工作 日光灯正常发光后 启动器两触片呈分离状态 不再工作 三 感应圈的工作过程1 感应圈的主要结构两个绕在铁芯上的绝缘线圈 初级线圈直接绕在铁芯上 次级线圈分左 右两组套在初级线圈上 图2 3 3 2 工作过程闭合开关接通低压直流电源后 电流通过初级线圈 铁芯被磁化 吸引断续器簧片 使初级线圈所在的回路断开 由于瞬时无电流通过 铁芯失去磁性 断续器簧片又返回原位置 使初级线圈所在的回路再度接通 在这样的反复过程中 初级线圈中的电流不断变化 由此产生的自感电动势会逐渐增至数百伏 由于次级线圈的匝数约为初级线圈的100倍 在次级线圈的两端就会感应出数万伏的高压 3 用途可以用于低气压放电管 阴极射线管 X射线管 光谱管等实验 还可以用来演示空气中的火花放电现象 液体及固体介质的电击穿现象 在空气中获取臭氧等 另外 汽车发动机点火装置 煤气灶电子点火装置等 都是利用感应圈产生的高压电火花来完成点火工作的 如图2 3 4所示是日光灯电路图 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 S1接通 S2 S3断开 日光灯就能正常发光B S1 S2接通 S3断开 日光灯就能正常发光C S3断开 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 课堂互动讲练 图2 3 4 思路点拨 弄清楚日光灯工作的电路原理 特别是启动过程的电路结构 是判断本题的关键 解析 当S1接通 S2 S3断开时 电源电压220V直接加在灯管两端 达不到灯管启动的高压值 日光灯不能发光 选项A错误 当S1 S2接通 S3断开时 灯管两端被短路 电压为零 日光灯不能发光 选项B错误 当日光灯正常发光后 再接通S3 则镇流器被短路 灯管两端电压过高 会损坏灯管 选项D错误 只有当S1 S2接通 再断开S2 镇流器中产生很大的自感电动势 和原电压一起加在灯管两端 使灯管内气体电离 日光灯正常发光 选项C正确 答案 C 点评 启动器在日光灯启动时 相当于自动开关 正常工作时不起作用 镇流器在灯管启动时产生瞬时高电压 正常工作时 降压限流 1 如图2 3 5所示 日光灯主要由灯管 镇流器和启动器组成 下列说法错误的是 图2 3 5 A 镇流器产生的瞬间高压来源于启动器两触片接通再断开的瞬间B 灯管点燃后 启动器中两个触片分离C 灯管点燃后 灯管两端的电压等于电源电压220VD 在日光灯正常工作时 镇流器起着降压限流的作用解析 选C 在日光灯正常工作时 镇流器起着降压限流的作用 因此灯管点燃后 灯管两端的电压小于电源电压220V 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电压的装置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电压电火花来完成的D 感应圈的主要构造包括绕在铁芯上的两个绝缘线圈及继电器等 思路点拨 结合感应圈的结构和工作过程分析 解析 感应圈是利用自感现象利用低压直流电源来获得高电压的装置 A正确不选 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 所以选B 感应圈的主要构造包括两个绝缘线圈和继电器等 D正确不选 煤气灶电子点火装置是利用感应圈产生的高电压火花来完成的 C正确不选 答案 B 点评 感应圈副线圈两端的电压虽然很高 但它的功率很小 因此副线圈中的电流很小 它可以做小功率高压电源 2 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 物理 化学实验中的小功率高