高中物理选修3-2第六节自感日光灯

1、一、自感现象一、自感现象 1、回顾回顾：在做（右图）的实验时，由于在做（右图）的实验时，由于线圈线圈A中电流的变化，它产生的磁场发生中电流的变化，它产生的磁场发生变化，引起了穿过线圈变化，引起了穿过线圈B磁通量的变化，磁通量的变化，在在B中产生了感应电动势。中产生了感应电动势。互感。互感。 思考：思考：线圈线圈A中电流的变化会引起线圈中电流的变化会引起线圈A中产生感中产生感应电动势吗？应电动势吗？2、自感现象：自感现象：由于导体线圈由于导体线圈本身的电流发生变化本身的电流发生变化而产生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、观察两个实验、观察两个实验自感现象对电路的影

2、响自感现象对电路的影响 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 AB 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 AB B, ,? ?通电自感通电自感现象分析现象分析A AB 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？阻碍电流增大阻碍电流增大？分析分析B B灯灯I IA AI IB BI It tA AB BA

3、 AB 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

4、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 Ot tI I3 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 AB B (2) 断电自感：断电自感：S断开前，线圈中有电流，则线

5、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。总是阻碍原电总是阻碍原电流的变化，即流的变化，即延缓电流变化。延缓电流变化。自感电动势的方向自感电动势的方向结论结论增增 反反 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

6、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=LtI5. 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”tI 自感系数由线圈本身的性质决定，与自感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

7、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（mH)mH)和和微亨微亨（HH）1H=101H=103 3 mH=10 mH=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

8、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，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

9、感现象的影响减弱到可以忽略的程度。到可以忽略的程度。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，而在开关而在开关S S断开瞬间，灯泡

10、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 La ab bA AL La ab b再看一遍再看一遍返回题目返回题目L La ab 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

11、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 La ab bB 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;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

12、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 2L、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？00.30.6相反相反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用自感现象的防治和利用大小大小:E=LI/t:E=L

13、I/t自感现象自感现象i i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot tt t1 1A Ai i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot tt t1 1B Bt ti i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot t1 1C Ci i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot tt t1 1D DS Si i1 1i i2 2A AL 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

14、 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 1D D练习练习2 2cABRLS1S2dbaA 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

15、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，发现电流表A1向向右偏，则当断开右偏，则当断开S的瞬间，电流表的瞬间，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

16、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（ ） 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 IoD二、二、 日光灯日光灯一、组成：一、组成： 主要由灯管、镇流器、起动器组成主要由灯管、镇流器、起动器组成 2、镇流器镇流器 镇流器是一个带铁芯的线圈，镇流器是一

17、个带铁芯的线圈，自感系数很大。自感系数很大。 1、日光灯管、日光灯管两端有灯丝，内涂有荧光粉，两端有灯丝，内涂有荧光粉，充有微量的氩和汞蒸汽。充有微量的氩和汞蒸汽。3、起动器主要是一个充有氖气的小氖泡，里起动器主要是一个充有氖气的小氖泡，里面装有两个电极，一个是静触片，一个是由两面装有两个电极，一个是静触片，一个是由两个膨胀系数不同的金属制成的个膨胀系数不同的金属制成的U型动触片。型动触片。 日光灯管的结构及各部分的作用日光灯管的结构及各部分的作用荧光粉发荧光粉发出可见光出可见光受到紫外受到紫外线照射时线照射时在高压在高压下导电下导电发出紫外线发出紫外线两端灯丝两端灯丝给气体加给气体加热热 并

18、给并给气体加上气体加上高电压高电压镇流器结构和作用：镇流器结构和作用：启动时提供瞬时高压启动时提供瞬时高压 正常工作时降压限流正常工作时降压限流启动器组成和作用：启动器组成和作用：起到一个开关的作用起到一个开关的作用氖泡氖泡电容器电容器能使动靜触片能使动靜触片不产生电火花不产生电火花保护触点保护触点工作过程工作过程 在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，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，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，形成一个瞬时高这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个

19、瞬时高压，加在灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流压，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。的通路开始发光。1 1日光灯的点燃过程：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，产生的热量使辉光，产生的热量使U U型动触片膨胀伸长，跟静触片接触型动触片膨胀伸长，跟静触片接触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。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，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U U型片冷型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。却收缩，两个触片分离，电路自

20、动断开。 2日光灯正常发光：日光灯正常发光： 日光灯开始发光后，日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它产生自感电动势，它总是阻碍电流变化的，总是阻碍电流变化的，这时的镇流器起着这时的镇流器起着降降压限流压限流的作用，保证的作用，保证日光灯正常发光。日光灯正常发光。 总结：总结：镇流器在启动时产生镇流器在启动时产生瞬时高压瞬时高压，在正常工在正常工作时起作时起降压限流降压限流的作用。启动器起的作用。启动器起自动开关自动开关的作用的作用。关于日光灯正常发光原理关于日光灯正常发光原理例例1 如图所示是日光灯的构造示意图若按图示的电路连接，如图所示是日光灯的构造示意图若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙