高二物理自感日光灯原理知识精讲
《自感现象与日光灯》 讲义

《自感现象与日光灯》讲义一、引言在我们的日常生活中,日光灯是一种常见的照明设备。
它为我们提供了明亮而稳定的光线,使我们能够在各种环境中清晰地看到周围的事物。
然而,你是否曾经想过,日光灯是如何工作的?为什么它能够在接通电源后迅速亮起,并且能够持续发光?其实,这背后涉及到一个重要的物理现象——自感现象。
二、自感现象的基本概念自感现象是指由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象。
当通过导体的电流发生变化时,导体内部会产生一个自感电动势,这个电动势的方向总是阻碍电流的变化。
打个比方,就像我们在跑步时,如果突然想要减速,身体会有一种阻力来阻止我们快速停下来,这个阻力就类似于自感电动势。
自感现象的大小与导体的自感系数有关。
自感系数越大,自感现象就越明显。
自感系数的大小取决于导体的匝数、长度、横截面积以及是否有铁芯等因素。
三、日光灯的结构和工作原理日光灯主要由灯管、镇流器和启辉器组成。
灯管内部充有稀薄的汞蒸气和惰性气体,灯管内壁涂有荧光粉。
镇流器是一个电感线圈,它的作用是在日光灯启动时产生一个瞬时高压,以及在日光灯正常工作时限制电流。
启辉器则是一个由氖泡和电容器组成的装置,用于在启动时接通和断开电路,产生瞬时高压。
当我们接通电源时,电流通过镇流器和启辉器。
启辉器内的氖泡受热膨胀,使动触片与静触片接触,电路接通。
此时,电流通过镇流器和灯管的灯丝,使灯丝预热。
由于启辉器内的氖泡冷却收缩,动触片与静触片断开,电路瞬间断开。
在这个瞬间,镇流器由于自感现象产生一个瞬时高压,这个高压使灯管内的气体电离,从而导通灯管。
灯管导通后,灯管两端的电压降低,镇流器则起到限制电流的作用,使灯管能够稳定发光。
四、自感现象在日光灯中的作用在日光灯的启动过程中,自感现象起到了至关重要的作用。
镇流器的自感系数较大,当电路突然断开时,能够产生数千伏的瞬时高压,从而使灯管内的气体电离导通。
在日光灯正常工作时,镇流器的自感作用可以限制电流的大小,使灯管中的电流保持稳定,保证灯管能够持续稳定地发光。
1.6自感日光灯(教科版选修3-2)

二、对通电自感和断电自感现象的分析
1.两种实验现象
与线圈串联的 灯泡
与线圈并联的灯泡
电 路 图
通 电 时
电灯亮流泡IA1逐1逐渐渐增变大,电渐流减突小然,变达大到,稳然定后逐
电路中稳态电流为I1、 电流逐渐减小 I2①若I2≤I1,灯泡逐渐
特别提醒 在处理通断电灯泡亮度变化问题时,不 能一味套用结论,如通电时逐渐变亮,断电时逐渐 变暗,或闪亮一下逐渐变暗.要具体问题具体分析, 关键要搞清楚电路连接情况.
决定自感瞬间电流和电源供给灯泡的电流大小的因 素是它们的电阻.线圈对变化电流的阻碍作用与对 稳定电流的阻碍作用是不同的.对变化电流的阻碍 作用是由自感现象引起的,它决定了要达到稳定值 所需的时间;对稳定电流的阻碍作用是由绕制线圈 的导线的电阻引起的,决定了电流所能达到的稳定 值.
日光灯在点燃时需要大约500 V~700 V的瞬时高压,
2.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,当交流电的大小增大时,镇流器上 的自感电动势阻碍原电流增大,自感电动势与原电 压反向,当交流电减小时,镇流器上的自感电动势 阻碍原电流的减小,自感电动势与原电压同向,可 见镇流器的自感电动势总是阻碍电流的变化,镇流 器起降压、限流的作用.
6 自感 日光灯
1.在电磁感应知识的基础上理解自感现象的产生 和它的规律.(重点+难点)
2.明确自感系数的意义和决定条件.(重点)
3.理解日光灯的原理.
一、自感现象 1.自感:由于线圈本身的 电流发生变化 而产生的电磁感 应现象.
2.自感电动势:由于自感现象而产生的电动势. 3.自感电动势对电流的作用:电流增加时,自感电动势阻碍 电流的增加 ;电流减小时,自感电动势 阻碍电流的减小 .
《自感现象与日光灯》 讲义

《自感现象与日光灯》讲义一、自感现象在了解日光灯之前,我们先来认识一下自感现象。
自感现象是一种特殊的电磁感应现象。
当导体中的电流发生变化时,它自身就会产生感应电动势,这种现象就叫做自感。
打个比方,就好像一条河流,当水流的速度突然改变时,水会对河道产生一种反作用力。
电流也是如此,当它的变化时,就会在导体内部产生一种“阻力”。
自感现象的产生是由于电流的变化引起了通过线圈磁通量的变化。
而自感电动势的大小与电流的变化率成正比。
自感系数是描述自感现象强弱的物理量。
它取决于线圈的形状、大小、匝数以及是否有铁芯等因素。
自感系数越大,自感现象就越明显。
自感现象在生活中有很多应用,同时也会带来一些问题。
比如在电路中,自感现象可能会引起瞬间的高压,对电路元件造成损害;但在一些场合,如电感元件的应用中,又能起到滤波、储能等重要作用。
二、日光灯的结构与工作原理接下来,让我们看看日光灯。
日光灯主要由灯管、镇流器和启辉器三部分组成。
灯管的内壁涂有荧光粉,内部充有稀薄的汞蒸气。
镇流器是一个带铁芯的电感线圈,而启辉器则是一个充有氖气的小玻璃泡,里面装有双金属片。
日光灯的工作原理就与自感现象密切相关。
当接通电源时,启辉器中的氖气放电,双金属片受热膨胀弯曲,与静触片接触,电路接通。
此时,电流通过镇流器、灯管两端的灯丝和启辉器构成通路。
灯丝被加热,发射出大量电子。
但很快,双金属片冷却恢复原状,与静触片分离,电路突然断开。
在这个瞬间,由于镇流器中的电流急剧减小,其自感电动势会产生一个很高的电压。
这个高压加在灯管两端,使灯管内的汞蒸气电离,产生紫外线。
紫外线激发荧光粉发光,日光灯就亮了起来。
可以说,镇流器在日光灯的启动过程中起到了关键作用。
它利用自感现象产生的高压,成功地激发了灯管内的气体,实现了日光灯的点亮。
三、自感现象在日光灯中的作用自感现象对于日光灯的正常工作至关重要。
首先,镇流器的自感作用在启动时提供了高电压,这是日光灯能够点亮的关键一步。
高二物理 日光灯原理 ppt

日光灯原理
一. 复习引入
1. 产生自感的条件是什么?
2. 自感电动势起了什么作用? 3. 自感电流的方向如何判定?
二.日光灯原理
1. 构造: (看书)
2. 原理:
日光灯 Flash
三.讲练平台
例1: 如图是日光灯结构示意图, 若按图示 电路连接, 关于日光灯发光情况, 下列正确的是: A. S1接通, S2、S3断开, 日光灯就能正常发光 B. S1、S2接通, S3断开, 日光灯就能正常发光 S2 C. S3断开,接通S1、S2后, 再断开S2, 日光灯就能正 常发光 镇流器 D. 当日光灯能正常发光后, S1 S 再接通S3,日光灯仍能 3 正常发光 220V
3. 如图所示的电路中, L是自感线圈, R是一个 小灯泡, 以下判断中正确的是: A. 开关S接通的瞬间和断开的瞬间, 电流的 方向是a-R-b B. 接通S瞬间电流由a-R-b,断开瞬间电流由 b-R-a L C. S接通瞬间电流 由a-R-b,断开瞬 间无电流 R D. S接通瞬间和断 b a 开瞬间灯泡中 均无电流通过
3. 如图所示的电路中, L是自感线圈, R是一个 小灯泡, 以下判断中正确的是: A. 开关S接通的瞬间和断开的瞬间, 电流的 方向是a-R-b B. 接通S瞬间电流由a-R-b,断开瞬间电流由 b-R-a L C. S接通瞬间电流 由a-R-b,断开瞬 间无电流 R D. S接通瞬间和断 b a 开瞬间灯泡中 均无电流通过
例3: 如图所示的电路中, 电阻R和线圈L 的电阻相等且都很小,接通K, 使电路达到稳 定, 灯泡S发光. A. 甲电路中, 断开K, S 将逐渐变暗 B. 甲电路中, 断开K, S 将先变更亮, 然后逐渐变暗 C. 乙电路中, 断开K, S 将逐渐变暗 D. 乙电路中, 断开K, S 将先变更亮, 然后逐渐变暗
自感现象与日光灯工作原理

自感现象与日光灯工作原理日光灯,作为一种高效能节能的照明设备,被广泛应用于各种场所。
而日光灯的工作原理中,自感现象起着至关重要的作用。
本文将介绍自感现象的基本原理,并阐述其在日光灯工作中的应用。
一、自感现象的基本原理自感现象,即自感性,是指当电流在电路中发生变化时,由于电流本身的磁场所引起的现象。
在电路中,当电流改变时,产生的磁场又会作用于电流,导致电流的变化受到自身的阻碍或促进。
这种现象被称为自感现象。
自感现象的基本原理是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
根据法拉第电磁感应定律,变化的磁场会引起沿着闭合回路的感应电动势。
而根据楞次定律,感应电动势的方向与磁场变化的方向相反,从而使产生感应电动势的电流的方向与产生磁场的电流的方向相反。
二、日光灯的工作原理与自感现象的关系日光灯是利用自感现象来工作的。
它的基本结构包括放电管、电极、启动器和电子镇流器。
1. 放电管:放电管是日光灯的核心部件,它由玻璃管、荧光粉和气体组成。
放电管的两端分别设置有电极,电极与放电管之间的区域充满了稀薄的气体。
2. 电极:日光灯的电极由导电材料制成,分别位于放电管两端。
3. 启动器:启动器是日光灯中引发放电的重要装置。
它通过引起放电管两端电极之间的放电,使日光灯开始工作。
4. 电子镇流器:电子镇流器是用于限制电流的装置。
它可通过调节电流大小,控制日光灯的亮度。
日光灯的工作原理可分为启动阶段和工作阶段两个过程:1. 启动阶段:当日光灯初次使用或重新启动时,起初的电压较高,无法直接通过放电管。
而此时,电子镇流器上的电荷产生电感自感电动势,使得放电管两端的电压差增大。
电极之间的电势差使得启动器放电,从而使放电管两端发生电离和放电。
这时,气体在电极之间发生放电,并且放电产生的热能使得放电管中的气体形成等离子体。
2. 工作阶段:一旦放电开始,电子镇流器调整电流的大小,以控制日光灯的亮度。
放电管中产生的等离子体激发荧光粉发出可见光,从而实现了照明。
《自感 日光灯工作原理》课件

三、自感现象的应用和防止
2.危害:在切断自感系数很大, 电流很强的电路的瞬间,产生 很高的自感电动势,形成电弧, 在这类电路中应采用特制的开 关,精密电阻可采用双线并绕 来清除自感现象.
举例
例1.如图12-8-1所示,电路中,L为自感系数较大
的线圈,开关接通且稳定后L上电流为1A,电阻R上电
流为0.5A,当S突然断开后,R上的电流由 A开
回顾:在做右图实验 时,由于线圈A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B 中激发了感应电动势
思考:线圈A中电流的变化会在线圈A中激发感 应电动势吗?
电磁感应
自感现象 日光灯工 作原理
一、自感现象
1、自感现象:由于导体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。
2、自感现象对电路的影响——观察两个实 验
通电自感 断电自感
现象: 灯泡A2立刻正常发光,跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮 起来。 问题:与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮?
解释:在接通电路的瞬间,电路中的电流增大, 穿过线圈L的磁通量也随着增大,因而线圈中必 然会产生感应电动势,这个感应电动势阻碍线 圈中电流的增大,所以通过A1的电流只能逐渐 增大,灯泡A1只能逐渐亮起来。
极和一个固定电极封装在一个氖气泡里。
刚接通日光灯电源开关时,因为日光灯管还没有点 燃,所以通过镇流器的电流很小,镇流器的压降也很小 ,近220V的交流电压使启辉器氖气泡产生辉光放电,双 金属片电极受热变形与固定电极接通,使镇流器、日光 灯管灯丝、启辉器串联通电,完成对日光灯管灯丝的预 热;同时,由于氖气泡内两电极接通,使启辉器氖气泡 辉光放电结束,双金属片电极冷却变形与固定电极分离 ,使通过镇流器的电流突然中断。
第十四讲 楞次定律的应用 自感 日光灯的原理

第十四讲楞次定律的应用自感日光灯的原理1.如何理解楞次定律楞次定律是确定电磁感应现象中,电路中感应电流方向的普遍规律,对于楞次定律,我们应该从如下几个方面进行理解:(1)感应电流产生的磁场不是阻碍原磁场,而是阻碍原磁场的变化.“阻碍”不能理解成“相反”,当原磁场增强时,这种“阻碍”表现为感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,而当原磁场减弱时,这种“阻碍”则表现为感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同.上述现象可用“增反减同”四个字概括.“阻碍”也不能理解成“阻止”,当原磁场减弱时,感应电流产生的磁场只能对原磁场起补偿作用,而穿过回路的磁通量却仍然是减少的.(2)电磁感应现象中,感应电流的能量(电能)不能无中生有,只能从其他形式的能量转化而来.外力克服磁场力做功,正是这个转化的量度.外力做功的表现就是外界因素以某种方式使穿过回路的磁通量发生变化,穿过回路的磁通量变化时必然遇到来自回路内部的“阻碍”,外界作用只有克服这种“阻碍”而维持磁通量的变化,才能够把能量输入到回路中去转化为电能。
回路内部的“阻碍”来源于感应电流以其自身的属性(磁场)对外界的反抗(反抗磁通量的变化).因此,从能量转化守恒观点来认识电磁感应现象,其实质就是外界作用不断克服感应电流的反抗维持磁通量的变化而做功,从而把其它形式的能转化为电能的过程.2.如何理解楞次定律的另一种表述在楞次定律的另一种表述中,感应电流的原因可以是磁通量的变化,也可以是引起磁通量变化的机械效应(如相对运动或使回路发生形变);感应电流的效果,既可以是感应电流所产生的磁场,也可以是因为感应电流而导致的机械作用(如磁场力等).总之,从磁通量变化的角度来看,感应电流总要阻碍磁通量的变化;从导体和磁体的相对运动的角度来看,感应电流总要阻碍相对运动.3.楞次定律与右手定则的关系楞次定律与右手定则是一般与特殊的关系,一切电磁感应现象都符合楞次定律,而右手定则只适用于单纯由于部分导体切割磁感线所产生的电磁感应现象.对于由磁感应强度B 随时间变化所产生的电磁感应现象,只能应用楞次定律进行分析.对于由切割磁感线所产生的电磁感应现象,既可应用右手定则判断,也可应用楞次定律判断,一般情况下,应用右手定则判断会方便些.4.右手定则与左手定则的比较5.感应电动势方向的判断我们知道,感应电流是由感应电动势产生的,在闭合电路中,感应电流方向与感应电动势方向是一致的,所以应用楞次定律(或右手定则)也可以判定电路中感应电动势的方向.在应用楞次定律(或右手定则)判定不闭合电路中的感应电动势方向时,可以假设电路闭合,根据楞次定律(或右手定则)先判断出感应电流方向,进而判断出感应电动势的方向.6.对自感电动势的认识(1)自感电动势的方向:自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化.当电流增大时,自感电动势与原来电流方向相反;当电流减小时,自感电动势的方向与原来电流方向相同.“阻碍”’不是“阻止”,“阻碍”其实是“延缓”,使回路中原来的电流变化得缓慢一些.(2)自感电动势的大小:由导体本身及通过导体的电流改变快慢程度共同决定.在恒定电流电路中,只有在通、断电的瞬间才会发生自感现象.7.正确认识自感系数自感系数是描述导体(注意:不只限定是线圈)对通过本身的电流变化所起阻碍作用大小的一个物理量.与导体的电阻R、电容C一样,它也是导体本身的一种固有属性,其数值与导体中是否有电流,电流强度大小,电流是否发生变化均没有关系.当然,只有当通过导体的电流发生变化时,它的作用才显示出来.一般导体的自感系数通常比较小,当制成线圈时,自感系数将明显增大,实验与理论证明,线圈越粗、越长、单位长度上线圈匝数越多,自感系数越大,这就向我们提供了增加导体自感系数的途径8.日光灯的工作原理(1)如图所示,当开关闭合后,电源把电压加在起动器的两极之间,使氖气放电发出辉光.辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长,与静触片接触,电路导通,于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过.(2)电路接通后,起动器中氖气停止放电,U形动触片冷却收缩,两个触片分离,电路断开,镇流器中产生很高的自感电动势,方向与原来电压的方向相同,两者加在一起形成瞬时高电压,加在灯管两端,使灯管中气体开始放电,日光灯管成为电流的通路开始发光.例1 截面积匝的圆形线圈A,处在如图所示磁场内,磁感应强度随时间变化的规律是,开始时S未闭合.线圈内阻不计,求:(1)闭合S后,通过的电流大小和方向;(2)闭合S一段时间后又断开,问S切断后通过的电量是多少?分析与问答:根据法拉第电磁感应定律,圆环形线圈中由于磁感应强度变化所产生的感应电动势大小为根据全电路欧姆定律,当开关S闭合后通过的电流为由以上两式解得由题意可知,穿过线圈的磁通量均匀减小,根据楞次定律,线圈中感应电流的磁场方向应竖直向下;再根据安培定则可知,线圈中感应电流的方向是顺时针方向,因此流过的电流方向是从上向下.(2)由上图可知,电容C和电阻并联,电压相等,即开关S闭合后过一段时间又断开,电容C放电,流经的电量为例2 如图所示,有一闭合的矩形导体框,框上M、N两点间连有一电压表,整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,且框面与磁场方向垂直.当整个装置以速度v向右匀速平动时,M、N之间有无电势差?电压表的示数是多少?错解1:矩形导体框以速度v向右匀速平动,框内磁通量不发生变化,故没有感应电流,所以M、N之间也没有电势差,电压表的示数为零.错解2:矩形导体框以速度v向右平动,AB、CD和MN都在磁场中切割磁感线,产生感应电动势,其感应电动势的大小均为可见M、N两点间的电势差为BLv.由于电压表接在M、N之间,所以电压表的示数应为BLv。
自感现象应用-日光灯原理

目 录
• 自感现象概述 • 日光灯的工作原理 • 自感现象在日光灯中的应用 • 日光灯的改进与发展 • 自感现象在其他领域的应用
1 自感现象概述
自感现象的定义
• 自感现象:当一个线圈中的电流发生变化时,线圈会产生 感应电动势,阻碍电流的变化。
自感现象的原理
感应电动势
详细描述
日光灯正常工作时,镇流器产生自感 电动势,起到限流的作用,保持灯管 电流稳定,使灯管能够持续发光。
镇流器自感现象的应用
总结词
镇流器利用自感现象产生高电压,同时起到限流的作用,控制日光灯的亮度。
详细描述
镇流器在日光灯电路中起到关键作用,它利用自感现象产生高电压,同时限制电流的幅度,控制日光灯的亮度。
当线圈中的电流发生变化时,根 据法拉第电磁感应定律,线圈中 会产生感应电动势。
阻碍电流变化
自感电动势的作用是阻碍线圈中 电流的变化,而不是阻止。
自感现象的应用
日光灯原理:日光灯利用自感现象启动,通过自感电动势与电源电压叠加,使灯 管中的气体导电并发光。
自感现象应用-日光灯原理
02 日光灯的工作原理
04 日光灯的改进与发展
高频日光灯的发展
高频日光灯
随着科技的发展,日光灯的频率从传统的低频转向高频,提高了发光效率和稳定性,减少了闪烁现象 ,为人们提供了更加舒适的光环境。
电子镇流器
高频日光灯通常采用电子镇流器来驱动,能够实现快速启动和智能控制,提高了日光灯的使用寿命和 能效。
节能日光灯的改进
要点二
详细描述
电磁炉中的线圈在通电时会产生磁场,当电流发生变化时 ,线圈会产生自感电动势,从而产生涡流,将电磁能转化 为热能。这种自感现象在电磁炉中起着重要的作用,如实 现快速、高效、安全、环保的加热方式。
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高二物理自感日光灯原理【本讲主要内容】自感日光灯原理【知识掌握】【知识点精析】本讲的重点、难点是知道普通日光灯的组成和电路图,知道日光灯管在点亮和正常发光时对电压和电流的不同要求,知道起动器和镇流器的构造和工作原理。
1、自感现象演示1:通电自感现象。
观察指导:稳态效果;“过程”区别。
演示2:断电自感现象。
观察指导:稳态亮度和断开“过程”亮度的差异。
启发:这种现象是怎么形成呢? 配合下图分析因为这种电磁感应是在自身回路形成的,所以称为“自感”。
(1)自感现象:由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。
刚才已经分析到了,自感现象的形成是因为有自感电流和原电流的叠加,而出现自感电流是因为有自感电动势。
(2)自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。
自感电动势的作用是在闭合回路中形成自感电流。
和互感一样,自感只是电磁感应的一种特殊表现形式,因此,它的大小和方向规律仍然遵从楞次定律和法拉第电磁感应定律。
将法拉第电磁感应定律应用到自感的研究时,人们发现,自感电动势会形成一种特殊的表达形式,那就是——自感电动势和电流变化率成正比。
意义解释过渡:普通意义上的感应电动势和磁通变化率成正比,比例系数是什么? 自感电动势和电流变化率成正比,其比例系数又怎样呢? 2、自感系数物理学家的研究表明,这个比例系数并不是和回路匝数无关,也并不是只和回路的匝数有关,我们把它称为——自感系数:ε感= LtI∆∆中的L 称为自感系数。
而且,影响自感系数的因素除了线圈匝数外,还有,线圈的长度、线圈的横截面积。
N 越大、S 越大、l 越大,则L 越大。
我们为什么要研究自感现象呢? 自感的利弊阐释如果我们供电的电源变成交流——即大小和方向不停地随时间变化的电流,自感线圈的作用又会怎样?3、日光灯电路(和白炽灯比较)日光灯的优点(光线柔和,发光效率比白炽电灯高,其温度约在40~50℃,所耗的电功率仅为同样明亮程度的白炽灯之1/3~1/5。
广泛用于生活和工厂的照明光源。
)日光灯的安装(比较麻烦、造价较高)。
启发:如果给你一些元件,你会将日光灯正确的安装吗?(1)日光灯电路电路中出现我们前面没有介绍的元件,这里一一介绍(2)相关元件a、灯管插叙:气体导电简介(如下表)②构造、辉光放电的原理及其特征。
(开始阶段和稳定工作阶段的不同) b 、启动器构造、辉光放电→双金属片膨胀原理、电容器的作用简介 c 、镇流器 构造4、日光灯工作原理 (1)启动阶段灯管——电压不够,不工作,直到被启动;镇流器——无电流,无tI∆∆,无自感;直到启动器触发断电自感。
启动器——未接通→低压放电导通→发热膨胀→接通→(镇流器工作分压)电流小、发热减小→断开启动器和镇流器共同造成断电自感,产生高压和原电压叠加在灯管两端,完成灯管启动。
(2)稳定工作阶段镇流器——持续自感、稳定分压; 灯管——分压少、电流小;启动器——分压少、辉光放电无法进行,不工作。
【解题方法指导】例1. 如图所示的电路,L 为自感线圈,R 是一个灯泡,E 是电源,当开关S 闭合瞬间,通过电灯的电流方向是________。
当S 断开瞬间,通过电灯的电流方向是_________。
解析:S 闭合时,流经R 的电流A →B .当S 断开瞬间,由于电源提供给R 的电流很快消失,而线圈中电流减小时要产生一个和原电流方向相同的自感电动势来阻碍原电流减小,所以线圈此时相当于一个电源,与电灯R 构成放电电路.故通过R 的电流方向是B →A .点拔:S 闭合瞬间与S 断开瞬间线圈产生的自感电动势方向不同.例2. 如图所示,电源电动势E =6V ,内阻不计,A 、B 两灯都标有“6V 、0.3A ”,电阻R 和线圈L 的直流电阻R L 均为20Ω,试分析:在开关S 闭合和断开的极短时间内流过A 、B 两灯的电流变化情况?解析:S闭合到电路稳定的极短时间内,随着L中的电流逐渐变化.A、B两灯中电流分别从0.1 A和0.2 A逐渐增加和减少为0.15 A;S断开时A中的电流由0.15 A立即变为零,B中的电流由向右0.15 A立即变为向左0.15 A,然后逐渐减为零。
点拨:线圈作为瞬间电流源只能使得电流强度从原有值开始变化。
【考点突破】【考点指要】本讲知识在近几年的高考中所占的比例比较小,基本题型是选择题。
主要考查的是考生对基本规律的理解,通电自感、断电自感和日光灯的工作原理。
【典型例题分析】例3. 电路如图所示,a、b是两个完全相同的灯泡,L是一个直流电阻很小而自感系数很大的自感线圈。
下列说法中不正确的是()A. 闭合S时,a、b同时亮,而且亮度相同B. 闭合S时,b始终不亮,a逐渐亮起来后保持亮度不变C. 断开S时,a灯立即灭,b灯亮一下就灭D. 断开S时,a、b两灯都立即灭解析:S闭合的极短时间内a、b两灯同时亮,随着L中的电流逐渐变化。
b灯电流逐渐减少;S断开时a灯中的电流立即变为零,b灯中的电流由向右立即变为向左,然后逐渐减为零。
例4. 在彩色电视机的电源输入端装有电源滤波器,其电路图如图,主要元件是两个电感线圈L1、L2,它们的自感系数很大,F是保险丝,R是压敏电阻(正常情况下阻值很大,但电压超过设定值时,阻值会迅速变小,可以保护与其并联的元件),C1、C2是电容器,S为电视机开关。
某一次用户没有先关电视(设断开S)就拔去电源插头,结果烧坏了图中电路元件,可能被烧坏的元件是()A. C2B. C1C. L1或L2D. F解析:根据电感电容的特性可知。
例5. 如图所示是家用日光灯电路图,图中L是自感系数很大的线圈,(即镇流器),S是启动器,试回答下列问题:(1)启动器的主要构造是______________。
(2)启动器的主要作用是________________。
(3)镇流器的主要作用是_______________。
解析:本题考查日光灯知识,日光灯内容在新教材中改作必选内容,应引起重视。
(1)由定片和双金属片构成的动片组成。
(2)当电流通过起辉器时在动、定片之间放电,使电能转化为内能,双金属片受热膨胀。
两金属片接触后电阻减小,发热速度减慢,双金属片收缩。
切断电路,镇流器中产生高电压(约500V)将灯管中水银蒸气击穿,灯管开始工作。
(3)电路中有电流时起限流、分压作用,对灯丝加热;起辉器切断时,由于自感现象产生高电压。
图1启动器:又叫启辉器、热继电器。
日光灯启动器有辉光式和热开关式两种。
最常用的是辉光式。
外面是一个铝壳(或塑料壳),里面有一个氖灯和一个纸质电容器,氖灯是一个充有氖气的小玻璃泡,里边有一个U形双金属片和一个静触片(图1)。
双金属片是由两种膨胀系数不同的金属组成,受热后,由于两种金属的膨胀不同而弯曲程度减小,与静触片相碰,冷却后恢复原形与静触片分开。
与氖灯并联的小电容的作用是减小日光灯启动时对无线电接收机的干扰。
图2一般的镇流器只有两个接头,还有一种镇流器有4个接头,这种镇流器的工作原理与两个接头的基本上一样,只是增加了一组辅助线圈(简称副线圈),副线圈协助主线圈来完成启动工作,使镇流器的性能进一步得到改善。
这种镇流器的结构和接线见图2。
其中1和2为主线圈,3和4为副线圈,它们绕在同一个铁心上。
一般在镇流器上面都标有接线图。
例6. 如图所示,A、B是两个完全相同的灯泡,L是自感系数较大的线圈,其直流电阻忽略不计。
当电键K闭合时,下列说法正确的是()A. A比B先亮,然后A熄灭B. B比A先亮,然后B逐渐变暗,A逐渐变亮C. AB一齐亮,然后A熄灭D. A、B一齐亮,然后A逐渐变亮,B的亮度不变ABK分析解答:电键闭合的瞬间,线圈由于自感产生自感电动势,其作用相当于一个电源。
这样对整个回路而言相当于两个电源共同作用在同一个回路中。
两个电源各自独立产生电流,实际上等于两个电流的叠加。
根据上述原理可在电路中标出两个电源各自独立产生的电流的方向。
上图a、b是两电源独立产生电流的流向图,c图是合并在一起的电流流向图。
由图可知,在A灯处原电流与感应电流反向,故A灯不能立刻亮起来。
在B灯处原电流与感应电流同向,实际电流为两者之和,大于原电流。
故B灯比正常发光亮(因正常发光时电流就是原电流)。
随着自感的减弱,感应电流减弱,A灯的实际电流增大,B灯实际电流减少,A变亮,B灯变暗,直到自感现象消失,两灯以原电流正常发光。
应选B。
例7. 如图是日光灯的电路图。
日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成。
关于日光灯的原理,下列说法正确的是()A. 日光灯启动,利用了镇流器中线圈的自感现象B. 日光灯正常发光时,镇流器起着降压限流的作用C. 日光灯正常发光后取下启动器,日光灯仍能正常工作D. 日光灯正常发光后取下启动器,日光灯不能正常工作正确答案:ABC【达标测试】1. 如图,电灯的灯丝电阻为2Ω,电池电动势为2V,内阻不计,线圈匝数足够多,其直流电阻为3Ω。
先合上电键K,过一段时间突然断开K,则下列说法中错误的有()A. 电灯立即熄灭B. 电灯立即先暗再熄灭C. 电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相同D. 电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相反2. 如图所示,L是一个带铁芯的线圈,R为纯电阻器,两条支路的直流电阻值相等,那么在接通和断开开关的瞬间两电流表的读数I1、I2的大小关系是()A. I1<I2,I1>I2B. I1<I2,I1=I2C. I1>I2,I1<I2D. I1=I2,I1<I23. 当线圈中电流改变时,线圈中会产生自感电动势,自感电动势方向与原电流方向()A. 总是相反B. 总是相同C. 电流增大时,两者方向相反D. 电流减小时,两者方向相同4. 线圈的自感系数大小的下列说法中,正确的是()A. 通过线圈的电流越大,自感系数也越大B. 线圈中的电流变化越快,自感系数也越大C. 插有铁芯时,线圈的自感系数会变大D. 线圈的自感系数与电流的大小、电流变化的快慢、是否有铁芯等都无关5. 如图所示,L A和L B是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈,其电阻值与R相同。
由于存在自感现象,在电键S闭合和断开时,灯L A和L B先后亮暗的顺序是()A. 接通时,L A先达最亮,断开时,L A后暗B. 接通时,L B先达最亮,断开时,L B后暗C. 接通时,L A先达最亮,断开时,L A先暗D. 接通时,L B先达最亮,断开时,L B先暗6. 如图所示为一演示实验电路图,图中L是一带铁心的线圈,A是一个灯泡,电键S处于闭合状态,电路是接通的。
现将电键S打开,则在电路切断的瞬间,通过灯泡A的电流方向是从____端到____端。
这个实验是用来演示____现象的。
【综合测试】1. 如图所示,电路中A、B是规格相同的电灯,L是电阻可忽略不计的电感线圈,那么()A. 合上S,A、B同时亮,然后A变暗,B更亮些B. 合上S,B先亮,A渐亮,最后A、B一样亮C. 断开S,B即熄灭,A由亮变暗后熄灭D. 断开S,B即熄灭,A由暗闪亮一下后熄灭2. 如图所示,电阻R和自感线圈L的电阻值都小于灯泡的电阻。