第3节--自感现象的应用.ppt

第3节自感现象的应用,形式多样的日光灯,应用广泛的日光灯,日光灯优点,（1）比白炽灯省电，发光效率是白炽灯的56倍.（2）日光灯的发光颜色比白炽灯更接近日光,光色好,且发光柔和.（3）白炽灯寿命短，普通白炽灯的寿命在10003000小时之间,日光灯寿命较长，一般有效寿命是30006000小时.,既然日光灯应用这么广泛,又有这么多的优点.那么,它是怎样进行工作的呢？它的工作原理和我们刚刚学过的自感现象又有什么关系呢？这节课我们就来探究日光灯的工作原理.,1.知道日光灯主要由灯管、镇流器、启动器等组成.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来达到用低压直流电源获得高电压的.4.了解自感现象的其他应用.,一、日光灯与镇流器,日光灯结构,灯管,镇流器,启动器,灯管发光原理,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.根据不同的需要在管内充以不同的气体，并在管的内壁上涂上不同的荧光物质,就可以制造出发不同颜色光的日光灯.,灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气,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,提出问题,（1）要将灯管内的气体击穿，使其导电，对灯管两端所加电压有什么要求呢？,需要加上比220V高很多的电压.,（2）气体被击穿后，电阻会变得很小，如果灯管两端电压仍然很高，就会烧毁灯管，怎么办呢？,正常发光时，灯管两端所加的电压要低于220V,可见，要让日光灯正常工作，必须给它提供一种既能高又能低的电压.怎样才能得到这种电压呢？,镇流器,主要部分是一个绕在铁芯上且自感系数很大的线圈.,启动器,启动器内部有一只与电容器并联的小玻璃泡;小玻璃泡内装有一个固定不动的静触片及一个双金属片制成的U形动触片，动、静触片之间留有小缝隙，形成两个电极;小玻璃泡内充有氖气.,电路图与工作原理,1日光灯的点燃过程：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形动触片膨胀伸长，跟静触片接触使电路接通.灯丝和镇流器中有电流通过.,电路接通后,启动器中的氖气停止放电,U形片冷却收缩,两个触片分离，电路自动断开.,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,形成一个瞬时高电压,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.,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，它总是阻碍电流的变化,这时的镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光.,根据日光灯的工作原理说出镇流器和启动器的作用.,思考：,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.,总结：,在日光灯电路中，正是利用镇流器线圈中产生的自感现象，巧妙地达到了给灯管两端既提供高电压又提供低电压两方面的要求.,日光灯为什么能节电呢?,日光灯由于靠离子导电,电阻很小,故电流的热效应很小,这样日光灯就能节约电能了.,那么，白炽灯、日光灯和新型节能灯在工作原理上又有什么异同呢？,拓展一步,1.日光灯与白炽灯的优劣,白炽灯发光时，大量的电能将转化为热能,只有极少一部分可以转化为有用的光能.另外，白炽灯下物体的颜色不够真实，且白炽灯的寿命短.,日光灯管是靠着灯管的汞原子由气体放电的过程释放出紫外光，所消耗的电能约60%可以转换为紫外光.其他的能量则转换为热能.因此日光灯的效率大约为相同功率钨丝电灯的两倍.由于日光灯工作时灯丝的温度低,所以它的寿命也大大提高.,2.新型节能灯,节能灯具有光效高(约是普通灯泡的5倍),寿命长(约是普通灯泡的8倍)，体积小,使用方便等优点.节能灯的工作原理是接通电源后，,节能灯内的二极管整流电路把交流电变为直流电，再由晶体管振荡电路产生几十千赫频率的高频交流电，此电流供给灯管灯丝，使灯丝预加热并发出电子，同时由线路板上的谐振电路产生谐振，使灯管内产生气体击穿导电并产生“紫外线”而击发灯管壁的荧光粉发出可见光.,二、感应圈,初级线圈由几匝粗导线绕制而成，次级线圈则由多匝细导线绕成，分左、右两组套在初级线圈上，次级线圈的两端接在放电器上.,工作原理,它的主要部分是两个绕在铁芯MM上的绝缘导线线圈，如图所示.初级线圈直接绕在铁芯上，是比较少的几匝粗导线线圈，次级线圈则由多匝细导线组成.感应圈的初级线圈中,有节奏地通过断续的直流电.因此，各种电流断续器是感应圈的重要部件.图中画出的是一种最简单的断续器，它就是一个钢质弹簧片D.弹簧片上装有一小块软铁P，称为小锤；在小锤后面装有一个螺丝钉W,当电路中无电流时,弹簧片与螺丝钉接触.开关S接通电路后,电流流经初级线圈,再经小锤与螺丝钉,然后回到电池组的另一极，构成闭合回路.这时，线圈中的铁芯被磁化，并吸引小锤.于是,电流中断.电流一停止，铁芯就失去磁性，弹簧片将小锤弹回原来的位置，电路又重新接通.如此反复，小锤使初级线圈中的电流在1秒钟内断续许多次.电流每次断开时,次级线圈中出现某个方向的感应电动势；而在电路接通时,次级线圈又出现相反方向的感应电动势.,当电路断开时，小锤与螺丝钉之间出现火花,这火花使电流持续一段时间.因此，断开时间也就延长了.为了减小火花，缩短断开时间，在线路中加装一个电容器C,将它的一个极与小锤连接,另一个极接到螺丝钉的支柱上.电路断开的瞬间产生的感应电流集中到电容器里.电容器两极板带电，减小了裂口处的火花，电路断开就会进行得很快.由于电磁感应,感应圈初级线圈断续地通过直流电流时,次级线圈就感应出几千伏乃至上万伏的交变高电压.,应用,小功率高压电源,低气压放电管,阴极射线管,X射线管,光谱管,演示空气中火花放电现象,研究液体及固体介质的电容器击穿现象,汽车发动机、煤气灶的点火装置,三、自感现象的其他应用,在生产和生活中，自感现象是普遍存在的.凡有导线、线圈的设备,只要有电流变化,都会有自感现象产生.,自感线圈是交流电路中的重要元件，在广播电台和电视台的无线设备中，用它和电容器组成振荡电路来发射电磁波；而在收音机和电视机中，同样也用振荡电路来接收电磁波.,1.自感现象的应用,电焊机,与工件保持45mm的距离.这时，电流减小所引起的自感现象使焊条与工件之间的空隙产生电弧火花,电弧火花产生的高温把金属工件局部熔化,冷却后焊接处就熔为一体了.,电焊时，焊条和金属工件分别用导线通过电焊机与电源相连.先把焊条与被焊的工件短暂接触，然后迅速将焊条提起，,2.自感现象的预防,大型电动机的定子绕组自感系数很大，电流很大，如果要将电路断开，会产生很大的自感电动势，使开关的闸刀和固定夹片之间的空气电离,形成电弧火花.电弧火花会烧坏开关，甚至危及工作人员的安全.因此,在切断这类电路时，必须采用特制的安全开关.比如,可以把开关放在绝缘性能良好的油中.我们拔下一些插头或拨动电源开关时,也会看到这样的电火花.所以，在有煤气泄漏的场所，千万不要开、关电源.,双线绕法消除自感现象,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.,1.知道镇流器、启动器以及日光灯管的工作原理,2.知道日光灯的工作原理,3.了解感应圈的工作原理及应用,4.了解生产、生活中如何防止自感现象带来的危害,1.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流电变为直流电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，启动器的两个触片是分离的D.日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的,BC,2.在日光灯的连接线路中,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,C,3.日光灯的主要部件有灯管、镇流器、启动器.日光灯灯管的两端各有一个灯丝，灯管内充有微量的氩气和稀薄的汞蒸气,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可见光.关于镇流器和启动器,下列说法正确的是（）A在日光灯正常工作后，如果取走启动器,日光灯还能正常发光B启动器如果被击穿了（短路），日光灯不能正常启动C镇流器在日光灯的灯管发光后，不再起任何作用D在日光灯中，镇流器的另一个作用是将交流电转换为直流电,AB,4.如图所示,日光灯正常工作时,流过灯管的电流为I,那么对于灯丝ab上的电流,以下说法正确的是()A.灯丝ab上的电流处处为IB.灯丝a端的电流为IC.灯丝b处的电流为I,其他地方的电流都比I小D.灯丝b处