第五节自感现象第六节日光灯原理第七节涡流略
自感现象 日光灯

★教学目标1知道自感现象,能分析有关的自感问题2知道日光灯的原理★教学重点能分析有关的自感问题★教学难点能分析有关的自感问题★教学过程知识点复习一、自感现象1、自感现象就是指而产生的电磁感应现象2、自感电动势的方向:自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化(同样遵循楞次定律)3.自感电动势的大小与线圈中的电流强度的成正比4.线圈的自感电动势与线圈的、、及有关,由线圈本身性质决定,与线圈中电流的大小、方向、有无均无关,自感系数L的单位二日光灯的原理1、日光灯管发光要使管内导电,而激发导电所需的电压比220V的电源电压得多,因此,日光灯在开始点燃时,需要一个出电源电压很多的瞬时电压,当日光灯点燃后正常发光时,灯管的变得很小。
只允许通过不大的电流,电流过强就会,这时又要是加在灯管上的电压于电源电压,这两方面的要求都是利用跟灯管联的来实现的。
2、日光灯主要由、、组成,是一个带铁芯的线圈,很大;主要是一个充用氦气的小玻璃泡,里面装有两个电极,一个叫一个叫例题分析例1图为一演示实验电路图,图中L是一带铁心的线圈,A是一灯泡,电键K处于闭合状态,电路是接通的。
现将电键K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。
例2(1997年)如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略。
下列说法中正确的是 ( )A、合上开关K接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮;B、合上开关K接通电路时,A1和A2始终一样亮;C、断开开关K切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭;D、断开开关K切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭例3如图a、b所示的电路中,电阻R和自感线圈L的电阻阻值都很小,且小于灯泡A 的电阻,接通S,使电路达到稳定,灯泡A发光,则()A 在电路a中,断开S后,A将逐渐变暗B 在电路a中,断开S后,A将先变得更亮,然后才逐渐变暗C 在电路b中,断开S后,A将逐渐变暗D 在电路b中,断开S 后,A将先变得更亮,然后逐渐变暗例4如图所示的电路,D1和D2是两组相同的灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈,其电阻与R相同,由于存在自感现象。
《自感现象与涡流》 讲义

《自感现象与涡流》讲义一、自感现象自感现象是一种特殊的电磁感应现象。
当通过导体自身的电流发生变化时,导体自身就会产生感应电动势,这个电动势会阻碍原电流的变化。
我们可以通过一个简单的实验来理解自感现象。
假设我们有一个线圈,当电路接通时,电流会逐渐增大。
但由于自感的存在,电流增大的过程并不是瞬间完成的,而是有一个逐渐上升的过程。
当电路断开时,电流瞬间减小,但自感电动势会试图维持原来的电流,从而在断开瞬间产生一个较高的电压。
自感现象的产生是由于线圈中电流变化时,其周围的磁场也随之变化。
根据电磁感应定律,变化的磁场会在线圈中产生感应电动势。
自感电动势的大小与线圈的自感系数以及电流的变化率有关。
自感系数越大,或者电流变化率越大,自感电动势也就越大。
自感系数取决于线圈的匝数、形状、大小以及是否有铁芯等因素。
匝数越多、形状越紧密、有铁芯的线圈,其自感系数通常越大。
自感现象在日常生活和实际应用中有很多例子。
比如,在日光灯中,镇流器就是利用自感现象来产生瞬间高电压,使灯管启动。
在变压器中,自感现象也起着重要的作用,它有助于实现电压的变换。
二、涡流涡流是另一种电磁感应现象。
当块状金属在变化的磁场中时,金属块内部会产生自成闭合回路的感应电流,这种电流就叫做涡流。
涡流的产生是由于磁场的变化导致金属内部的磁通量发生变化,从而产生感应电动势,进而形成电流。
涡流具有热效应和磁效应。
由于涡流在金属内部流动时会产生电阻,从而使电能转化为热能,这就是涡流的热效应。
例如,在电磁炉中,就是利用涡流的热效应来加热食物。
涡流的磁效应则在一些电磁设备中得到应用,比如电磁阻尼和电磁驱动。
电磁阻尼是指当导体在磁场中运动时,由于涡流的存在,导体受到的阻力会增大,从而使其运动减缓。
例如,在电表的指针摆动中,通过使用电磁阻尼可以使指针迅速稳定下来,方便读数。
电磁驱动则是利用涡流来实现物体的驱动。
当磁场相对于导体运动时,在导体中产生的涡流会使导体受到一个驱动力,从而跟着磁场运动。
六、自感现象涡流

《自感现象涡流》教学素材亨利亨利(Henry Joseph)1797年12月17日生于美国纽约州奥尔贝尼市。
1822年毕业于奥尔贝尼学院,1826年被聘为奥尔贝尼学院物理学教授。
1867年任美国科学院第一任院长。
1829年,亨利改进电磁铁,他用绝缘导线密绕在铁芯上,制成了能提起近一吨重物的强电磁铁;同年,亨利在用实验证明不同长度的导线对电磁铁的提举力的影响时,发现了电流的自感现象;断开通有电流的长导线可以产生明亮的火花;1832年,他在发表的论文中宣布发现了自感现象;1835年1月,亨利向美国哲学会介绍了他的研究结果,他用14个实验定性地确定了各种形状导体的电感的相对大小.他还发现了变压器工作的基本定律。
1830年8月,亨利在实验中已经观察到了电磁感应现象,这比法拉第发现电磁感应现象早一年.但是当时亨利正在集中精力制作更大的电磁铁,没有及时发表这一实验成果,失去了发明权,亨利的电磁铁为电报机的发明做出了贡献,实用电报的发明者莫尔斯和惠斯通都采用亨利发明的继电器。
日光灯1、日光灯的主要组成(如图)启动器220V.两灯丝间气体导电时发出紫外线,使管壁上的荧光粉发出可见光.启动时,要激发气体导电所需的电压比220 V高得多.正常发光时灯管内只允许通过不大的电流,这时要求加在灯管上的电压低于电源电压.(2)镇流器是一个带铁芯的线圈,自感系数很大(3)启动器是一个充有氖气的小玻璃泡,里面装有两个电极,一个是静触片,一个是由两个膨胀系数不同的金属制成的U形动触片.通常不接触,受热时,接触。
2、启动器在电路中的作用当接通电键时,电源电压加在启动器的两电极之间,使启动器的氖管放电.放电使U形动触片受热膨胀与静触片接触,从而将电路自动接通,使灯丝和镇流器线圈中有电流流过。
电路接通后,U形动触片遇冷收缩,要与静触片分离,自动切断电路.这以后启动器使命就已完成。
3、镇流器在电路中作用启动阶段,当启动器的动触片与静触片接触时,镇流器的线圈中有了电流.当动触片与静触片分离时,电路突然中断,流过镇流器的电流急剧减少,线圈中会产生很大的自感电动势,电动势的方向与原电流方向相同.设这时B 端为电源正极,A 端为电源负极,则镇流器中产生的自感电动势D 端相当于正极,C 端相当于负极,如图所示,加在灯管两端EF 上的电压相当于两同向串联电源的电压即U EF =E 电源+E 自感,使灯管点燃。
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。
《自感现象 涡流》 讲义

《自感现象涡流》讲义一、自感现象(一)自感现象的定义当通过导体自身的电流发生变化时,导体自身就会产生感应电动势,这种现象称为自感现象。
举个简单的例子,在一个闭合回路中,有一个线圈,当电路中的电流发生变化时,比如说电流突然增大或减小,这个线圈就会产生一种阻碍电流变化的电动势。
(二)自感电动势自感电动势的大小与通过线圈的电流的变化率成正比。
用公式表示就是:$E = L\frac{\Delta I}{\Delta t}$,其中$E$ 表示自感电动势,$L$ 称为自感系数,简称自感或电感,$\Delta I$ 是电流的变化量,$\Delta t$ 是时间的变化量。
自感系数$L$ 的大小与线圈的匝数、形状、大小、有无铁芯等因素有关。
匝数越多、形状越复杂、体积越大、有铁芯时,自感系数通常就越大。
(三)自感现象的应用与危害自感现象在实际生活中有很多应用。
比如日光灯中的镇流器,就是利用自感现象来产生瞬间的高电压,从而使灯管内的气体导电,点亮日光灯。
然而,自感现象也可能带来一些危害。
在一些大型的电力设备中,如变压器,如果突然断开电路,由于自感现象可能会产生非常高的感应电动势,这可能会击穿绝缘层,造成设备损坏甚至危及人员安全。
二、涡流(一)涡流的定义当块状金属在变化的磁场中,或者在磁场中运动时,金属块内会产生感应电流。
由于金属块的电阻很小,所以电流在金属块内可以形成很强的环流,这种电流就像水中的漩涡一样,因此被称为涡流。
(二)涡流的热效应涡流会产生焦耳热。
在很多情况下,我们需要利用涡流的热效应。
比如,高频感应炉就是利用涡流的热效应来加热金属的。
它可以在很短的时间内将金属加热到很高的温度,用于熔炼、焊接等工艺。
但在有些情况下,涡流的热效应是不利的。
比如变压器和电机的铁芯,为了减少涡流产生的热量损失,通常会采用硅钢片叠成,并且硅钢片之间涂有绝缘漆,以增大电阻,减小涡流。
(三)涡流的机械效应涡流还会产生机械效应。
例如,电磁阻尼就是利用涡流的机械效应。
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。
《自感现象与涡流》 讲义
《自感现象与涡流》讲义一、自感现象当通过导体自身的电流发生变化时,导体自身会产生感应电动势,这种现象称为自感现象。
我们先来看一个简单的实验。
假设我们有一个闭合的线圈,连接到电源和开关上。
当我们闭合开关,电流开始在线圈中流动。
这时,如果我们突然断开开关,会发现电路中的灯泡并不会立即熄灭,而是会逐渐变暗,甚至可能会闪烁一下。
这就是因为在电流变化的瞬间,线圈产生了自感电动势,它阻碍了电流的变化,使得灯泡中的电流不会瞬间消失。
那么,自感现象是如何产生的呢?这要从电磁感应的原理说起。
当电流通过导体时,会在导体周围产生磁场。
而当电流发生变化时,这个磁场也会随之变化。
根据电磁感应定律,变化的磁场会在线圈中产生感应电动势。
自感电动势的大小与哪些因素有关呢?它与线圈的自感系数、电流的变化率有关。
自感系数越大,电流变化率越大,自感电动势也就越大。
自感系数又与什么有关呢?自感系数与线圈的匝数、线圈的长度、线圈的横截面积以及线圈中是否有铁芯等因素有关。
匝数越多、长度越长、横截面积越大、有铁芯时,自感系数通常越大。
自感现象在日常生活中有很多应用。
比如,日光灯中的镇流器就是利用自感现象来产生瞬间高压,使灯管内的气体导电发光。
二、涡流涡流是一种特殊的电磁感应现象。
当导体在变化的磁场中时,导体内部会产生自成闭合回路的电流,就像水中的漩涡一样,所以被称为涡流。
我们可以通过一个实验来观察涡流现象。
将一块金属板放在变化的磁场中,用灵敏电流计可以检测到金属板中产生了电流。
涡流会产生焦耳热。
在一些情况下,这是不利的,比如变压器的铁芯在工作时会产生涡流,导致能量损耗和铁芯发热。
为了减少这种损耗,通常会把铁芯做成相互绝缘的薄片。
但涡流也有有利的一面。
例如,利用涡流可以进行金属的加热和熔炼,涡流探伤可以检测金属材料内部的缺陷。
三、自感现象与涡流的关系自感现象和涡流既有联系又有区别。
它们的联系在于,都是由电磁感应原理产生的。
自感现象是由于通过导体自身的电流变化产生感应电动势,而涡流是由于导体处于变化的磁场中产生感应电流。
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本题属于断电自感问题,根据 P=I2R 可知,灯 A 能否闪亮,取决于断电瞬 间流过 A 的电流是否更大一些.
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针对训练 11:如图所示,设电源的电动势为 E=10 V,内阻不计,L 与 R 的电阻均为 5 Ω,两灯泡的电阻均为 Rs=10 Ω:
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1.对自感电动势的进一步理解 (1)自感电动势产生的原因: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. (3)自感电动势的方向:当原电流增大时,自感电动势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. (4)自感电动势的大小:与电流变化的快慢有关,还跟线圈的自感系数有关,但线圈的自 感系数决定于自身因素,跟线圈中是否通以电流、电流大小以及电流变化的快慢均无关.
思路点拨:在电路断开时,自感线圈的自感电动势阻碍原电流的减小,此时自感线圈在 电路中相当于一个电源,表现为两个方面:一是自感电动势所对应的电流方向与原电流方向 一致;二是在断电瞬间,自感电动势所对应的电流大小与原电流的大小相等,以后此电流开 始缓慢减小到零.
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流过 L1 的电流为 Is=2ERs=1200 A=0.5 A. 断开 S 的瞬间,由于线圈要想维持 IL 不变,而与 L1 组成闭合回路,因此通过 L1 的最大 电流为 1 A.所以此时 L1 两端的电压为 U=ILRs=10 V(正常工作时为 5 V).
(2)断开 S 前,流过 L1 的电流为 0.5 A 不变,而断开 S 的瞬间,通过 L1 的电流突变为 1 A, 且方向也发生变化,然后渐渐减小到零,所以它的图象应为如图所示(t0 为断开 S 的时刻).
①线圈对恒定电流的阻碍作用仅体现在线圈的电阻上,对变化电流的阻碍作用 主要体现在自感电动势的阻碍上.
②感应电流的大小小于等于原电流.
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2.启动器和镇流器的作用 (1)启动器的作用:是通过它的接通和断开过程,使镇流器产生与电源电压方向相同的高 出电源电压很多的瞬间感应电动势,从而点燃日光灯.它相当于一个自动开关. (2)镇流器的作用: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 管烧毁,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.此时, 镇流器的作用是“降压限流”.
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第五节 自感现象 第六节 日光灯原理 第七节 涡流(略)
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自感现象的理解与应用 【例 1】 如图电路(a)、(b)中,电阻 R 和自感线圈 L 的电阻都很小,接通 S,使电路达 到稳定,灯泡 A 发光,则( )
A.在电路(a)中,断开 S,A 将渐渐变暗 B.在电路(a)中,断开 S,A 将先变得更亮,然后渐渐变暗 C.在电路(b)中,断开 S,A 将渐渐变暗 D.在电路(b)中,断开 S,A 将先变得更亮,然后渐渐变暗
(1)求断开 S 的瞬间,灯泡 L1 两端的电压; (2)画出断开 S 前后一段时间 L1 内电流随时间的变化规律.
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解析:(1)电路稳定工作时,由于 a、b 两点的电势相等,导线 ab 上无电流流过.
因此通过 L 的电流为 IL=2ER=1100 A=1 A.
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3.断电时灯泡亮度的变化问题
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电路在稳态时,线圈的电阻是很多问题的关键,其大小是否可忽略不计,应 该注意题目中的条件.
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要点突破ห้องสมุดไป่ตู้
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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 C.S3 断开,接通 S1、S2 后,再断开 S2,日光灯就能正常发光 D.当日光灯正常发光后,再接通 S3,日光灯仍能正常发光
注:从 t0 开始,电流持续的时间实际上一般是很短的.
答案:(1)10 V (2)见解析图
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日光灯的发光原理及镇流器的作用 【例 2】 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,下列叙述中正确的是( )
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解析:(a)图中灯 A 与自感线圈 L 在同一个支路中,流过的电流相同.断开开关 S 时, 线圈 L 中的自感电动势要维持原电流不变,所以,开关断开的瞬间,灯 A 的电流不变,以 后电流渐渐变小,因此,灯泡渐渐变暗.(b)图中,灯 A 所在支路的电流比自感线圈所在支 路的电流要小(因为自感线圈的电阻很小).断开开关 S 时,自感线圈的自感电动势要阻碍电 流的变小,此瞬间自感线圈中的电流不变,自感线圈相当于一个电源给灯 A 供电.因此,反 向流过 A 的电流瞬间要变大,然后渐渐变小,所以灯泡要先亮一下,然后渐渐变暗.