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第2章第3节自感现象的应用

上传时间: 2014-08-16

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第2章

新知预习·巧设计

名师课堂

·一点通

要点一

要点二

第3节

创新演练

·大冲关

随堂检测归纳小结

课下作业综合提升

1．知道日光灯的组成和电路图。

2．知道启动器和镇流器的构造和工

作原理。

3．了解感应圈的工作原理和应用，

会用自感知识分析、解读一些简

单问题。

[读教材·填要点]

一、日光灯与镇流器

动触片

荧光物质

瞬时高压

汞蒸气

降压限流

二、感应圈

1．工作原理

利用自感现象用电源来获得高电压。

2．结构

主要由直接绕在铁芯上的和两端接在放电器上的构成。

3．用途

在物理、化学实验室里可以做电源，在汽车、煤气灶点火装置中产生完成点火工作。

低压直流

初级线圈

次级线圈

小功率高压

高压电火花

三、自感现象的其他应用及危害

1．应用

在广播电台和电视台的无线电设备中，用自感线圈和电容器组成来发射电磁波；在收音机和电视机中，同样也用振荡电路来接收电磁波。另外电焊机也利用了自感现象，使焊条与工件之间的空隙产生使工件局部熔化。

2．危害

在电路中，开关断开时产生电弧火花，烧坏开关或造成安全隐患。

振荡电路

电弧火花

[试身手·夯基础]

1．在图2－3－1所示的日光灯工作电路中：

图2－3－1

(1)开关合上前，启动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，220 V电压加在________上，使________放电发出辉光。

(3)日光灯启动瞬间，灯管两端电压________220 V(填“大于”、“等于”或“小于”)。

(4)日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片是________(填“接通的”或“断开的”)。

(5)启动器中的电容器能________，没有电容器，启动器也能工作。

答案：(1)断开的　(2)启动器　氖气　(3)大于

(4)断开的　(5)避免产生电火花

2．将图2－3－2中的器件连成日光灯的实物电路图。

图 2－3－2

解析：根据日光灯工作原理，电源、开关、镇流器、灯管串联，启动器与灯管并联。

答案：如图所示

1．启动前

管内气体未导通，启动器动触片与静触片处于分离状态。

2．日光灯的启动

当开关闭合时，电源把电压加在启动器的两电极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长与静触片接触，从而接通电路，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，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开，流过

镇流器的电流迅速减小，镇流器线圈中会产生很高的自感电动势，方向与原来电压方向相同，与电源电压一起形成瞬时高压加在灯管两端，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯管成为电流的通路开始发光。启动器相当于一个自动开关。日光灯正常工作后处于断开状态，启动器损坏的情况下可将连接启动器的两个线头作一个短暂接触也可把日光灯启动。启动时电流流经途径是镇流器、启动器、灯丝，启动后电流流经途径是镇流器、灯丝、日光灯管。

3．日光灯的正常工作

由于日光灯使用的是交流电源，电流的大小和方向做周期性变化。这样的交变电流通过镇流器时，必然会在线圈中产生出阻碍电流变化的自感电动势，镇流器的自感电动势总是阻碍电流的变化，镇流器就起着降压、限流的作用。灯管开始工作时需要一个高电压，正常发光时只允许通过不大的电流，这时灯管两端的电压低于电源电压。

[名师点睛]

白炽灯的工作原理不同于日光灯，电流通过灯丝(钨丝，熔点高达3 000℃)时产生热量，螺旋状的灯丝不断聚集热量。使灯丝温度达到2 000℃以上发光，灯丝温度越高，发出的光越亮。

图2－2－2

1．如图2－3－3所示为日光灯工

作电路，A和L分别为日光灯管和镇流

器，关于日光灯发光情况的下列叙述

中，正确的是 (　　)

A．只把S1接通，日光灯就能正常工作

B．把S1、S2接通后，S3不接通，日光灯就能正常工作

C．S3不接通，S1、S2接通后，再断开S2，日光灯就能正常工作

D．当日光灯正常工作后，再接通S3，日光灯仍能正常发光

[审题指导]　解答本题关键把握以下三点：

(1)启动器在日光灯启动时所起的作用。

(2)镇流器在日光灯启动时所起的作用。

(3)镇流器在日光灯工作时所起的作用。

[解析]　日光灯在开始点亮时需要一个高出电源电压很多的瞬时电压。点燃后正常发光时，灯管电阻很小，只允许通过不大的电流，电流过大就会烧坏灯管，这时又要使加在灯管上的电压大大低于电源的电压，这两个方面都需要利用L来达到，所以S3应断开。S2的作用相当于启动器，S1、S2闭合后，电路接通，L和灯管的灯丝中有电流通过，断开S2，L中的电流发生变化，其两端产生瞬时高压，此电压和电源电压共同加在灯管两端，使灯管中汞蒸气放电发光，所以，本题的正确选项应为C。

[答案]　C

镇流器在灯管启动时的作用是产生瞬时高压，正常工作时的作用是降压限流。

1．感应圈的主要结构

如图2－3－4所示：

图2－3－4

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。

2．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

[审题指导]　解答本题要把握以下两点：

(1)知道感应圈的基本结构及主要元件作用。

(2)深刻理解和准确把握感应圈的原理。

[解析]　感应圈是利用自感现象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压电火花来完成点火工作的，C正确不选。

[答案]　B

1．(对应要点一)如图2－3－5所示为一个日光灯电路，主

要由灯管、镇流器和启动器等元件组成。在日光灯正常的工作情况下，则 (　　)

图2－3－5

A．灯管两端的灯丝跟镇流器、启动器、开关都是串联的

B．灯管在开始点燃时，需要一个很高的瞬时电压，可通

过使用镇流器来达到这个要求

C．灯管点燃发光后，镇流器不再起作用

D．灯管在点燃发光后，启动器的两个触片是接触的，启

动器继续起作用

解析：日光灯正常工作时，灯管内气体被击穿而导电，此时启动器与灯丝并联，选项A错误；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，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形动触片冷却收缩，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，动势与电源

电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管两端，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。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。所以选项B正确。

答案：B

2．(对应要点二)关于感应圈的工作原理，下列说法正确

的是 (　　)

A．感应圈接通低压交流电源后，在次级线圈产生数

万伏高压

B．感应圈次级线圈接通低压直流电源后，在初级线

圈产生数万伏高压

C．由于次级线圈的电流不断变化，因此在初级线圈

产生高压

D．由于初级线圈的电流不断变化，因此在次级线圈

产生高压

解析：感应圈接通低压直流电源后，由于磁力的不断变化，而导致初级线圈所在回路不断接通与断开，从而使初级线圈电流变化，由于自感作用，初级线圈内自感电动势达数百伏，导致次级线圈两端产生数万伏的高压，故选项A、B、C错，D正确。

答案：D

(1)日光灯电路的构造可以认为镇流器串联在干路中，启动器与日光灯管并联，但在工作时，并联部分只有一个元件正常工作，即启动器接通时，灯管断路，启动器断路时，灯管接通。

(2)启动器相当于一个自动开关。只有在日光灯启动时才起作用，发光后不再工作。

(3)镇流器在启动时和正常工作时有“双重身份”。启动时镇流器产生自感电动势，形成瞬时高压点亮灯管。发光后，产生自感电动势阻碍原电流的变化，有降压、限流的作用，从而保证灯管的正常发光。

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