自感现象6日光灯原理

1、 一、自感现象一、自感现象 1 1、回顾回顾：在做在做3.1-53.1-5（右图）的实验时，（右图）的实验时， 由于线圈由于线圈A A中电流的变化，它产生的磁中电流的变化，它产生的磁 通量发生变化，磁通量的变化在线圈通量发生变化，磁通量的变化在线圈B B 中激发了感应电动势。中激发了感应电动势。互感。互感。 思考：思考：线圈线圈A A中电流的变化会引起线圈中电流的变化会引起线圈A A中激发感应电中激发感应电 动势吗？动势吗？ 2 2、自感现象：自感现象：由于导体由于导体本身的电流发生变化而产生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。的电磁感应现象叫做自感现象。 3 3、自感现象对

2、电路的影响、自感现象对电路的影响观察两个实验观察两个实验 为什么灯 为什么灯 立即亮 立即亮 灯 灯 要 要 过会儿亮呢过会儿亮呢 A A B B , , ? ? 通电自感通电自感 再看一遍再看一遍 为什么灯 为什么灯 立即亮 立即亮 灯 灯 要 要 过会儿亮呢过会儿亮呢 A A B B , , ? ? 通电自感通电自感 现象分析现象分析 A A B B 分析分析B B灯灯 S接通接通穿过线圈的电流穿过线圈的电流I I 增大增大 穿过线圈的磁通量增大穿过线圈的磁通量增大 线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势 B灯逐渐亮灯逐渐亮 流过流过A、B灯的电流随时间怎样变化？灯的电流随时间怎样变化？ 阻

3、碍电流增大阻碍电流增大 ？ ？ ？ ？ 分析分析B B灯灯 I IA A I IB B I I t t A A B B A A B B 线圈中出现的感应电动势只是线圈中出现的感应电动势只是阻阻 碍碍了原电流的的变化，而非了原电流的的变化，而非阻止阻止， 所以虽延缓了电流变化的进程，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，但最终电流仍然达到最大值，B B最最 终会正常发光。终会正常发光。 为什么灯不是立即熄灭，而 为什么灯不是立即熄灭，而 要闪亮一下才熄灭要闪亮一下才熄灭. . 断电自感断电自感 再看一遍再看一遍 为什么灯不是立即熄灭，而 为什么灯不是立即熄灭，而 要闪亮一下才熄

4、灭要闪亮一下才熄灭 断电自感断电自感 现象分析现象分析 通过线圈的电流通过线圈的电流I I 减小减小 穿过圈的磁通量减小穿过圈的磁通量减小 线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势 灯逐渐熄灭灯逐渐熄灭流减小流减小（补偿）（补偿） S断开断开 ？ ？ ？ ？ 1 感应电流方向如何？感应电流方向如何？ 2 原电流方向如何？原电流方向如何？ O O t t I I 3 通过灯的电流怎样变化？通过灯的电流怎样变化？ 阻碍电阻碍电 (1 ) 通电自感：电流通过线圈时，线圈产生磁场，线圈因通电自感：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，此具有磁场能，即刚

5、通电时，电能首先要转化为线圈磁场能， 再才转化为再才转化为B灯的电能，故灯的电能，故B灯过一会儿才亮。灯过一会儿才亮。 A A B B (2) 断电自感：断电自感：S断开前，线圈中有电流，则线圈中有磁断开前，线圈中有电流，则线圈中有磁 场能，场能，S断开后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯断开后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯 延迟熄灭。延迟熄灭。 在自感现象中产生在自感现象中产生 的电动势叫自感电动的电动势叫自感电动 势，用势，用E E表示。表示。 总是阻碍电流总是阻碍电流 的变化，即延的变化，即延 缓电流变化。缓电流变化。 自感电动势的方向自感电动势的方向 结论结论 增增 反反

6、减减 同同 导体电流增加时，阻碍电流增加，此时导体电流增加时，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，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）此时自感电动势方向与原电动势（原电流） 方向相同方向相同 结论结论 与电流的变化率成正比与电流的变化率成正比 E=LE=L t I 5. 5.自感系数自感系数L L 公式公式E=E=L L 中的比例恒量中的比例恒量L L叫叫 自感系数自感系数, ,简称简称“自感自感”或或 “电感电感” t I 自感系数由线圈本身的性质决定，与自感

7、系数由线圈本身的性质决定，与 线圈是否通电无关。线圈是否通电无关。 它跟线圈的形状、长短、匝数、有无它跟线圈的形状、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越大，有铁芯时线圈的自感系数比没有 铁芯时要大得多。铁芯时要大得多。 特特 别别 提提 醒醒 在国际单位制中是在国际单位制中是亨利亨利，简称，简称亨亨，符，符 号是号是H H。 常用的单位还有常用的单位还有豪亨（豪亨（mHmH) )和和微亨微亨 （HH） 1H=101H=103 3 mHmH

8、=10=106 6 HH 如果通过线圈的电流在如果通过线圈的电流在1 1秒内改变秒内改变1 1安培时，产生的电动安培时，产生的电动 势是势是1 1伏特，这个线圈的自感系数就是伏特，这个线圈的自感系数就是1 1亨利。亨利。 ( (1) 1) 应用：应用： 在交流电路中、在各种用电设备在交流电路中、在各种用电设备 和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯 的镇流器，的镇流器，LCLC振荡电路等。振荡电路等。 ( (2) 2) 防治：防治：在切断自感系数很大、电流很强在切断自感系数很大、电流很强 的电路的瞬间，产生很高的电动势，形成电的电路的瞬间，产生很高的电动势

9、，形成电 弧，在这类电路中应采用特制的开关。弧，在这类电路中应采用特制的开关。 实例实例 如图所示，由于两如图所示，由于两 根平行导线中的电流方根平行导线中的电流方 向相反，它们的磁场可向相反，它们的磁场可 以互相抵消，从而可以以互相抵消，从而可以 使自感现象的影响减弱使自感现象的影响减弱 到可以忽略的程度。到可以忽略的程度。 自感现象自感现象 自感电动势自感电动势E E 作用：总是阻碍电流变化作用：总是阻碍电流变化 自感系数自感系数L L 影响因素影响因素: :线圈的形状、长短、线圈的形状、长短、 匝数、有无铁芯等匝数、有无铁芯等 单位：亨、毫亨、微亨单位：亨、毫亨、微亨 自感现象的防治和利

10、用自感现象的防治和利用 大小大小:E=L:E=LI/I/tt 自感现象自感现象 例题例题1 1 如图所示，如图所示，L L为一个纯电感线圈（直流电阻为零），为一个纯电感线圈（直流电阻为零），A A为一个灯泡，下列说为一个灯泡，下列说 法正确的是：（法正确的是：（ ） A A开关开关S S接通瞬间无电流通过灯泡接通瞬间无电流通过灯泡 B B开关开关S S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡 C C开关开关S S断开瞬间无电流通过灯泡断开瞬间无电流通过灯泡 D D开关开关S S接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由a a到到b b的电流，的电流

11、， 而在开关而在开关S S断开瞬间，灯泡中有从断开瞬间，灯泡中有从b b到到a a的电流的电流 L L a a b b A A L L a a b b 再看一遍再看一遍返回题目返回题目 L L a a b b 返回题目返回题目 例题例题1 1 如图所示，如图所示，L L为一个纯电感线圈（直流电阻为零），为一个纯电感线圈（直流电阻为零），A A为一个灯泡，下列说为一个灯泡，下列说 法正确的是：（法正确的是：（ ） A A开关开关S S接通瞬间无电流通过灯泡接通瞬间无电流通过灯泡 B B开关开关S S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡 C C开关开关S S断开瞬间

12、无电流通过灯泡断开瞬间无电流通过灯泡 D D开关开关S S接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由a a到到b b的电流，的电流， 而在开关而在开关S S断开瞬间，灯泡中有从断开瞬间，灯泡中有从b b到到a a的电流的电流 L L a a b b B B 如图所示，线圈的直流电阻为如图所示，线圈的直流电阻为1010, ,灯泡电阻灯泡电阻 R=20R=20 , ,线圈的自感系数很大线圈的自感系数很大, ,电源的电动势电源的电动势6V6V，内，内 阻不计阻不计, ,则在闭合则在闭合S S的瞬间，通过的瞬间，通过L L的电流为的电流为 A,A, 通过灯的电流为通过灯的电流为 A;

13、SA;S闭合后电路中的电流稳闭合后电路中的电流稳 定时断开定时断开S S的瞬间的瞬间, ,通过灯的电流为通过灯的电流为 A A，方向，方向 与原电流方向与原电流方向 。 例题例题2 2 L 、灯泡亮暗程度如何变化？、灯泡亮暗程度如何变化？ 、若灯炮的电阻、若灯炮的电阻，灯的，灯的 亮暗程度如何亮暗程度如何变化变化？ 3、灯在什么条件下会闪亮一下？、灯在什么条件下会闪亮一下？ 0 0.3 0.6 相反相反 i i1 1 i i2 2 -i -i1 1 -i -i2 2 i i O O t tt t1 1 A A i i1 1 i i2 2 -i -i1 1 -i -i2 2 i i O O t

14、tt t1 1 B B t t i i1 1 i i2 2 -i -i1 1 -i -i2 2 i i O O t t1 1 C C i i1 1 i i2 2 -i -i1 1 -i -i2 2 i i O O t tt t1 1 D D S S i i1 1 i i2 2 A A L L 如右图所示电路中如右图所示电路中, ,S S闭合时闭合时, ,此时流此时流 过线圈过线圈L L的电流为的电流为i i1 1, ,流过灯泡流过灯泡A A的电流为的电流为 i i2 2, ,且且i i1 1i i2 2. .在在t t1 1时刻将时刻将S S断开断开, ,那么流过那么流过 灯泡的电流随时间变化

15、的图象是下图中灯泡的电流随时间变化的图象是下图中 的哪一个的哪一个( )( ) 练习练习1 1 D D 练习练习2 2 c A B R L S1 S2 d b a A A、B B、D D 例例1.1.如图如图12-8-112-8-1所示，电路中，所示，电路中，L L为自感系数较大为自感系数较大 的线圈，开关接通且稳定后的线圈，开关接通且稳定后L L上电流为上电流为1A1A，电阻，电阻R R上电上电 流为流为0.5A0.5A，当，当S S突然断开后，突然断开后，R R上的电流由上的电流由 A A开开 始始 ，方向是，方向是 . . 例例2 、如图示电路，合上如图示电路，合上S时，发现电流表时，发

16、现电流表A1向向 右偏，则当断开右偏，则当断开S的的瞬间，电流表瞬间，电流表A1 、 A2指针的偏指针的偏 转情况是：（转情况是：（ ） A. A1向左，向左，A2向右向右 B. A1向右，向右，A2向左向左 C. A1 、A2都向右都向右 D. A1 、A2都向左都向左 A 例例4. 如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽 略不计，两个电阻的阻值都是略不计，两个电阻的阻值都是R，电键电键S原来打开，原来打开， 电流为电流为I0，今合上电键将一电阻短路，于是线圈有自今合上电键将一电阻短路，于是线圈有自 感电动势产生，这电动势（感电动势产生，这电动势

17、（ ） A. 有阻碍电流的作用，最后电流由有阻碍电流的作用，最后电流由I0 减少到零减少到零 B. 有阻碍电流的作用，最后电流总小于有阻碍电流的作用，最后电流总小于Io C. 有阻碍电流增大的作用，因而电流有阻碍电流增大的作用，因而电流Io保持不变保持不变 D. 有阻碍电流增大的作用，有阻碍电流增大的作用， 但电流最后还是增大到但电流最后还是增大到2 Io D 日光灯的构造日光灯的构造 镇流器镇流器启动时，产生高电压，帮助点燃；正常工启动时，产生高电压，帮助点燃；正常工 作时的感抗限制电流，保护灯管作时的感抗限制电流，保护灯管 启动器启动器自动开关可用普通开关或短绝缘导线代替。自动开关可用普通

18、开关或短绝缘导线代替。 正常工作时不起作用，可以去掉。正常工作时不起作用，可以去掉。 v日光灯的整体电路如图516所示。其工作原理 是：当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和 灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启 辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热 量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、 启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加 热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合， 两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双 金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电 路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与 电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来 的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速 度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中， 碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热， 热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发 出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光 粉发出近乎白色的可见光。日光灯正常发光后。由于 交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动 势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器 起降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范 围内，灯管两端电压也稳