第7节　涡流(选学)(略)
   
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第7节
课标定位
　学习目标：
1.知道自感现象和自感电动势．
2．知道自感系数的决定因素是自感线圈的自身结构．
3．知道日光灯及其原理，知道启动器和镇流器的构造和原理．
4．了解自感现象的应用和防止．
重点难点：1.自感现象的原因及分析．
2．镇流器的应用，日光灯的工作原理．
课前自主学案
一、自感现象
1．自感现象：当导体中电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是______导体中原来电流的变化的．这种由于____________________发生变化引起的电磁感应现象叫自感现象．
2．自感电动势：在自感现象中产生的_______叫做自感电动势．
阻碍
导体线圈本身的电流
电动势
3．通电自感和断电自感
缓慢变亮
阻碍
猛亮一下后再熄灭
阻碍
1．在断电自感现象中灯D一定“闪亮”一下才熄灭吗？
提示：不一定，关键看断电瞬间流过灯D的电流是否大于原来电流，若大于原电流则闪亮．
思考感悟
2．自感系数
自感系数L简称自感或电感，是由线圈本身性质决定的，跟线圈的_____、______、______等因素有关．横截面积越____，匝数越___，它的自感系数就越大，另外有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要_______单位：________常用的还有_________、________1 H＝___ mH＝___ μH.
形状
体积
匝数
大
多
大得多．
亨利(H)．
毫亨(mH)
微亨(μH).
103
106
三、自感的典型应用——日光灯
　按如图1－6－1所示连接日光灯电路．
1．日光灯构造：主要由灯管、________、_______组成．
2．镇流器的作用：启动时产生___________，在正常工作时起到__________的作用．
?
2．若将日光灯接在220 V的电源上，日光灯正常工作时灯管两端电压一定是220 V吗？
提示：不是，正常工作时镇流器降压限流，日光灯管两端电压小于220 V.
镇流器
启动器
瞬时高电压
降压限流
核心要点突破
一、对自感电动势的理解及自感现象的分析思路
1．对自感电动势的理解
(1)产生原因
通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势．
(2)自感电动势的方向
当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同(增反减同)．
(3)自感电动势的作用
阻碍原电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用．
2．对电感线圈阻碍作用的理解
(1)若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变．
(2)若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的．
3．自感现象的分析思路
(1)明确通过自感线圈的电流怎样变化(是增大还是减小)．
(2)判断自感电动势方向，电流增强时(如通电)，自感电动势方向与原电流方向相反；电流减小时(如断电)，自感电动势与原电流方向相同．
(3)分析电流变化情况，电流增强时(如通电)，由于自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍增加，电流逐渐增大；电流减小时(如断电)，由于自感电动势方向与原电流方向相同，阻碍减小，线圈中电流方向不变，电流逐渐减小．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．(2010年高考海南卷)下列说法正确的是(　　)
A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势
B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反
C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
解析：选AC.由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中的电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中的电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中的电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，所以选项C正确，同理可知选项D错误．
二、日光灯的工作原理
1．日光灯发光原理
灯管内充有微量氩和稀薄汞蒸气．两端有灯丝，内壁涂有荧光物质．其发光原理如下流程：
图1－6－2
2．启动器的作用
(1)构造：如图1－6－3所示，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装上两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形动触片．
   
(2)作用：当开关闭合时，电源把电压加在启动器两极之间，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使双金属片受热膨胀，内层膨胀幅度大一些，使U形动触片膨胀伸长跟静触片接触而把电路导通，于是镇流器中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，在电路突然中断瞬间，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压和电源电压加在灯管两端使灯管中的汞蒸气开始放电导通，使日光灯发光．
归纳一句：利用氖管的辉光放电，起着自动把电路接通和断开为镇流器产生瞬时自感高压的作用．
3．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．镇流器在日光灯启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．
(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．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．对于日光灯的下列说法中正确的是(　　)
A．启动器是在日光灯启动过程中起接通电路并提供瞬时高压的作用
B．镇流器在日光灯启动及工作过程中起降压限流作用
C．日光灯发光原理同白炽灯一样，都是由灯丝产生足够热量时发光的
D．启动器只在日光灯启动时起暂时接通电路的作用，而镇流器在启动时提供高压，在正常工作时又起降压限流作用
解析：选D.启动时，启动器起接通电路作用，然后断开，镇流器由于自感产生瞬时高压，将气体击穿后，炽热的灯丝释放电子与汞原子碰撞产生紫外线，再引起荧光物质发光，正常工作时镇流器又阻碍电流变化起降压限流作用，可见A、B、C错，D对．
课堂互动讲练
       如图1－6－4所示，LA、LB是两个完全相同的小灯炮，灯泡电阻r>R.L是一个自感系数很大的线圈，它的电阻和R相等．由于自感现象，当开关接通或断开时，下列说法正确的是(　　)
图1－6－4
A．S接通时，灯泡LA先亮，LB后亮
B．S接通时，IA＝IB
C．S断开，LB先熄灭，LA则先闪亮一下再熄灭
D．S断开时，IA＝IB
【精讲精析】　S接通时，L中产生与电流方向相反的电动势，阻碍作用很大，相当于断路．因此LA和LB同时亮，且LA亮度大，即IA>IB，故AB错误．当达到稳定时，LA和LB亮度相同，此时IA＝IB<IR.当S断开时，L中产生自感电动势，线圈和灯LA构成闭合回路，通过LA的最大电流为IR.由于IR>IA，因此LA先闪亮一下再熄灭，故C正确．开关断开后，无电流通过LB，因此LB先熄灭．故D错误．
【答案】　C
【方法总结】　若电路中的电流发生变化，电感L的作用总是阻碍电流的变化；当电路稳定时，电感L相当于一段导体，若电感L有直流电阻，则相当于定值电阻的作用；若无直流电阻，则它相当于一根短路导线．
        (2010年高考江苏卷)如图1－6－5所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值．在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是(　　)
图1－6－5
【自主解答】　闭合开关S后，灯泡D直接发光，电感L的电流逐渐增大，电路中的总电流也将逐渐增大，电源内电压增大，则路端电压UAB逐渐减小；断开开关S后，灯泡D中原来的电流突然消失，电感L中的电流通过灯泡形成的闭合回路逐渐减小，所以灯泡D中电流将反向，并逐渐减小为零，即UAB反向逐渐减小为零，所以选项B正确．
【答案】　B
【方法总结】　通电时，线圈中的电流逐渐增大到稳定值，断电时，线圈中的电流方向不变，电流逐渐减小．
           在日光灯工作原理中，如图1－6－7所示，简述其原理并完成以下问题：
(1)开关合上前，启动器的静金属片和动金属片是______(填“接通的”或“断开的”);   
(2)开关刚合上时，220 V交流电压加在________之间，使氖泡发出辉光；
(3)日光灯启动瞬间，灯管两端的电压________220 V(填“高于”“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_______(填“接通”或“断开”)，镇流器起着________的作用，保证日光灯正常工作；
(5)启动器中的电容器能________，没有电容器，启动器也能工作．
图1－6－7
【思路点拨】　日光灯是典型自感现象的应用，要根据其现成部件的作用分析．
【精讲精析】　按原理图接好日光灯电路后，当开关闭合，电源把电压加在启动器的两金属片之间，使氖泡内的氖气放电发出辉光．辉光放电产生的热量使U形动片膨胀，跟静片接触把电路接通，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形片冷却后收缩恢复原状，两金属片分离电路断开，由于镇流器的自感作用，会产生很高的自感电动势，其方向与原电压方向相同，很高的自感电动势加上原电源电压加在灯管两端，使管内汞气体导电，产生紫外线，激发荧光粉发光，灯管被点亮．
日光灯使用的是正弦交流电，电流的大小和方向都随时间做周期性变化，在日光灯正常发光后，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中会产生自感电动势，它的作用总是阻碍电流的变化，这时的镇流器就起到了降压限流的作用，保证日光灯的正常工作．启动器中的电容器能使动静片脱离时避免产生电火花而烧毁启动器．没有电容器，同样能工作，当日光灯正常点亮后，启动器不再起作用，就是摘去了也不影响日光灯的发光．
【答案】　(1)断开的　(2)启动器的两电极　(3)高于
(4)断开　降压限流　(5)避免产生电火花
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用