自感現(xiàn)象6日光燈原理

1、 一、自感現(xiàn)象一、自感現(xiàn)象 1 1、回顧回顧：在做在做3.1-53.1-5（右圖）的實驗時，（右圖）的實驗時， 由于線圈由于線圈A A中電流的變化，它產(chǎn)生的磁中電流的變化，它產(chǎn)生的磁 通量發(fā)生變化，磁通量的變化在線圈通量發(fā)生變化，磁通量的變化在線圈B B 中激發(fā)了感應電動勢。中激發(fā)了感應電動勢?；ジ小；ジ?。 思考：思考：線圈線圈A A中電流的變化會引起線圈中電流的變化會引起線圈A A中激發(fā)感應電中激發(fā)感應電 動勢嗎？動勢嗎？ 2 2、自感現(xiàn)象：自感現(xiàn)象：由于導體由于導體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生 的電磁感應現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。的電磁感應現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。 3 3、自感現(xiàn)象對

2、電路的影響、自感現(xiàn)象對電路的影響觀察兩個實驗觀察兩個實驗 為什么燈 為什么燈 立即亮 立即亮 燈 燈 要 要 過會兒亮呢過會兒亮呢 A A B B , , ? ? 通電自感通電自感 再看一遍再看一遍 為什么燈 為什么燈 立即亮 立即亮 燈 燈 要 要 過會兒亮呢過會兒亮呢 A A B B , , ? ? 通電自感通電自感 現(xiàn)象分析現(xiàn)象分析 A A B B 分析分析B B燈燈 S接通接通穿過線圈的電流穿過線圈的電流I I 增大增大 穿過線圈的磁通量增大穿過線圈的磁通量增大 線圈產(chǎn)生感應電動勢線圈產(chǎn)生感應電動勢 B燈逐漸亮燈逐漸亮 流過流過A、B燈的電流隨時間怎樣變化？燈的電流隨時間怎樣變化？ 阻

3、礙電流增大阻礙電流增大 ？ ？ ？ ？ 分析分析B B燈燈 I IA A I IB B I I t t A A B B A A B B 線圈中出現(xiàn)的感應電動勢只是線圈中出現(xiàn)的感應電動勢只是阻阻 礙礙了原電流的的變化，而非了原電流的的變化，而非阻止阻止， 所以雖延緩了電流變化的進程，所以雖延緩了電流變化的進程， 但最終電流仍然達到最大值，但最終電流仍然達到最大值，B B最最 終會正常發(fā)光。終會正常發(fā)光。 為什么燈不是立即熄滅，而 為什么燈不是立即熄滅，而 要閃亮一下才熄滅要閃亮一下才熄滅. . 斷電自感斷電自感 再看一遍再看一遍 為什么燈不是立即熄滅，而 為什么燈不是立即熄滅，而 要閃亮一下才熄

4、滅要閃亮一下才熄滅 斷電自感斷電自感 現(xiàn)象分析現(xiàn)象分析 通過線圈的電流通過線圈的電流I I 減小減小 穿過圈的磁通量減小穿過圈的磁通量減小 線圈產(chǎn)生感應電動勢線圈產(chǎn)生感應電動勢 燈逐漸熄滅燈逐漸熄滅流減小流減小（補償）（補償） S斷開斷開 ？ ？ ？ ？ 1 感應電流方向如何？感應電流方向如何？ 2 原電流方向如何？原電流方向如何？ O O t t I I 3 通過燈的電流怎樣變化？通過燈的電流怎樣變化？ 阻礙電阻礙電 (1 ) 通電自感：電流通過線圈時，線圈產(chǎn)生磁場，線圈因通電自感：電流通過線圈時，線圈產(chǎn)生磁場，線圈因 此具有磁場能，即剛通電時，電能首先要轉化為線圈磁場能，此具有磁場能，即剛

5、通電時，電能首先要轉化為線圈磁場能， 再才轉化為再才轉化為B燈的電能，故燈的電能，故B燈過一會兒才亮。燈過一會兒才亮。 A A B B (2) 斷電自感：斷電自感：S斷開前，線圈中有電流，則線圈中有磁斷開前，線圈中有電流，則線圈中有磁 場能，場能，S斷開后，線圈存有的磁場能通過燈釋放出來，使燈斷開后，線圈存有的磁場能通過燈釋放出來，使燈 延遲熄滅。延遲熄滅。 在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生 的電動勢叫自感電動的電動勢叫自感電動 勢，用勢，用E E表示。表示。 總是阻礙電流總是阻礙電流 的變化，即延的變化，即延 緩電流變化。緩電流變化。 自感電動勢的方向自感電動勢的方向 結論結論 增增 反反

6、減減 同同 導體電流增加時，阻礙電流增加，此時導體電流增加時，阻礙電流增加，此時 自感電動勢方向與原電動勢（原電流）方自感電動勢方向與原電動勢（原電流）方 向相反；導體電流減小時阻礙電流減小，向相反；導體電流減小時阻礙電流減小， 此時自感電動勢方向與原電動勢（原電流）此時自感電動勢方向與原電動勢（原電流） 方向相同方向相同 結論結論 與電流的變化率成正比與電流的變化率成正比 E=LE=L t I 5. 5.自感系數(shù)自感系數(shù)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 自感系數(shù)自感系數(shù), ,簡稱簡稱“自感自感”或或 “電感電感” t I 自感系數(shù)由線圈本身的性質決定，與自感

7、系數(shù)由線圈本身的性質決定，與 線圈是否通電無關。線圈是否通電無關。 它跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)、有無它跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)、有無 鐵芯等因素有關，線圈越長，單位長度鐵芯等因素有關，線圈越長，單位長度 的匝數(shù)越多，截面積越大，自感系數(shù)就的匝數(shù)越多，截面積越大，自感系數(shù)就 越大，有鐵芯時線圈的自感系數(shù)比沒有越大，有鐵芯時線圈的自感系數(shù)比沒有 鐵芯時要大得多。鐵芯時要大得多。 特特 別別 提提 醒醒 在國際單位制中是在國際單位制中是亨利亨利，簡稱，簡稱亨亨，符，符 號是號是H H。 常用的單位還有常用的單位還有豪亨（豪亨（mHmH) )和和微亨微亨 （HH） 1H=101H=103 3 mHmH

8、=10=106 6 HH 如果通過線圈的電流在如果通過線圈的電流在1 1秒內改變秒內改變1 1安培時，產(chǎn)生的電動安培時，產(chǎn)生的電動 勢是勢是1 1伏特，這個線圈的自感系數(shù)就是伏特，這個線圈的自感系數(shù)就是1 1亨利。亨利。 ( (1) 1) 應用：應用： 在交流電路中、在各種用電設備在交流電路中、在各種用電設備 和無線電技術中有著廣泛的應用。如日光燈和無線電技術中有著廣泛的應用。如日光燈 的鎮(zhèn)流器，的鎮(zhèn)流器，LCLC振蕩電路等。振蕩電路等。 ( (2) 2) 防治：防治：在切斷自感系數(shù)很大、電流很強在切斷自感系數(shù)很大、電流很強 的電路的瞬間，產(chǎn)生很高的電動勢，形成電的電路的瞬間，產(chǎn)生很高的電動勢

9、，形成電 弧，在這類電路中應采用特制的開關。弧，在這類電路中應采用特制的開關。 實例實例 如圖所示，由于兩如圖所示，由于兩 根平行導線中的電流方根平行導線中的電流方 向相反，它們的磁場可向相反，它們的磁場可 以互相抵消，從而可以以互相抵消，從而可以 使自感現(xiàn)象的影響減弱使自感現(xiàn)象的影響減弱 到可以忽略的程度。到可以忽略的程度。 自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象 自感電動勢自感電動勢E E 作用：總是阻礙電流變化作用：總是阻礙電流變化 自感系數(shù)自感系數(shù)L L 影響因素影響因素: :線圈的形狀、長短、線圈的形狀、長短、 匝數(shù)、有無鐵芯等匝數(shù)、有無鐵芯等 單位：亨、毫亨、微亨單位：亨、毫亨、微亨 自感現(xiàn)象的防治和利

10、用自感現(xiàn)象的防治和利用 大小大小:E=L:E=LI/I/tt 自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象 例題例題1 1 如圖所示，如圖所示，L L為一個純電感線圈（直流電阻為零），為一個純電感線圈（直流電阻為零），A A為一個燈泡，下列說為一個燈泡，下列說 法正確的是：（法正確的是：（ ） A A開關開關S S接通瞬間無電流通過燈泡接通瞬間無電流通過燈泡 B B開關開關S S接通后，電路穩(wěn)定時，無電流通過燈泡接通后，電路穩(wěn)定時，無電流通過燈泡 C C開關開關S S斷開瞬間無電流通過燈泡斷開瞬間無電流通過燈泡 D D開關開關S S接通瞬間及接通穩(wěn)定后，燈泡有由接通瞬間及接通穩(wěn)定后，燈泡有由a a到到b b的電流，的電流

11、， 而在開關而在開關S S斷開瞬間，燈泡中有從斷開瞬間，燈泡中有從b b到到a a的電流的電流 L L a a b b A A L L a a b b 再看一遍再看一遍返回題目返回題目 L L a a b b 返回題目返回題目 例題例題1 1 如圖所示，如圖所示，L L為一個純電感線圈（直流電阻為零），為一個純電感線圈（直流電阻為零），A A為一個燈泡，下列說為一個燈泡，下列說 法正確的是：（法正確的是：（ ） A A開關開關S S接通瞬間無電流通過燈泡接通瞬間無電流通過燈泡 B B開關開關S S接通后，電路穩(wěn)定時，無電流通過燈泡接通后，電路穩(wěn)定時，無電流通過燈泡 C C開關開關S S斷開瞬間

12、無電流通過燈泡斷開瞬間無電流通過燈泡 D D開關開關S S接通瞬間及接通穩(wěn)定后，燈泡有由接通瞬間及接通穩(wěn)定后，燈泡有由a a到到b b的電流，的電流， 而在開關而在開關S S斷開瞬間，燈泡中有從斷開瞬間，燈泡中有從b b到到a a的電流的電流 L L a a b b B B 如圖所示，線圈的直流電阻為如圖所示，線圈的直流電阻為1010, ,燈泡電阻燈泡電阻 R=20R=20 , ,線圈的自感系數(shù)很大線圈的自感系數(shù)很大, ,電源的電動勢電源的電動勢6V6V，內，內 阻不計阻不計, ,則在閉合則在閉合S S的瞬間，通過的瞬間，通過L L的電流為的電流為 A,A, 通過燈的電流為通過燈的電流為 A;

13、SA;S閉合后電路中的電流穩(wěn)閉合后電路中的電流穩(wěn) 定時斷開定時斷開S S的瞬間的瞬間, ,通過燈的電流為通過燈的電流為 A A，方向，方向 與原電流方向與原電流方向 。 例題例題2 2 L 、燈泡亮暗程度如何變化？、燈泡亮暗程度如何變化？ 、若燈炮的電阻、若燈炮的電阻，燈的，燈的 亮暗程度如何亮暗程度如何變化變化？ 3、燈在什么條件下會閃亮一下？、燈在什么條件下會閃亮一下？ 0 0.3 0.6 相反相反 i i1 1 i i2 2 -i -i1 1 -i -i2 2 i i O O t tt t1 1 A A i i1 1 i i2 2 -i -i1 1 -i -i2 2 i i O O t

14、tt t1 1 B B t t i i1 1 i i2 2 -i -i1 1 -i -i2 2 i i O O t t1 1 C C i i1 1 i i2 2 -i -i1 1 -i -i2 2 i i O O t tt t1 1 D D S S i i1 1 i i2 2 A A L L 如右圖所示電路中如右圖所示電路中, ,S S閉合時閉合時, ,此時流此時流 過線圈過線圈L L的電流為的電流為i i1 1, ,流過燈泡流過燈泡A A的電流為的電流為 i i2 2, ,且且i i1 1i i2 2. .在在t t1 1時刻將時刻將S S斷開斷開, ,那么流過那么流過 燈泡的電流隨時間變化

15、的圖象是下圖中燈泡的電流隨時間變化的圖象是下圖中 的哪一個的哪一個( )( ) 練習練習1 1 D D 練習練習2 2 c A B R L S1 S2 d b a A A、B B、D D 例例1.1.如圖如圖12-8-112-8-1所示，電路中，所示，電路中，L L為自感系數(shù)較大為自感系數(shù)較大 的線圈，開關接通且穩(wěn)定后的線圈，開關接通且穩(wěn)定后L L上電流為上電流為1A1A，電阻，電阻R R上電上電 流為流為0.5A0.5A，當，當S S突然斷開后，突然斷開后，R R上的電流由上的電流由 A A開開 始始 ，方向是，方向是 . . 例例2 、如圖示電路，合上如圖示電路，合上S時，發(fā)現(xiàn)電流表時，發(fā)

16、現(xiàn)電流表A1向向 右偏，則當斷開右偏，則當斷開S的的瞬間，電流表瞬間，電流表A1 、 A2指針的偏指針的偏 轉情況是：（轉情況是：（ ） 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. 如圖所示，多匝電感線圈的電阻和電池內阻都忽如圖所示，多匝電感線圈的電阻和電池內阻都忽 略不計，兩個電阻的阻值都是略不計，兩個電阻的阻值都是R，電鍵電鍵S原來打開，原來打開， 電流為電流為I0，今合上電鍵將一電阻短路，于是線圈有自今合上電鍵將一電阻短路，于是線圈有自 感電動勢產(chǎn)生，這電動勢（感電動勢產(chǎn)生，這電動勢

17、（ ） A. 有阻礙電流的作用，最后電流由有阻礙電流的作用，最后電流由I0 減少到零減少到零 B. 有阻礙電流的作用，最后電流總小于有阻礙電流的作用，最后電流總小于Io C. 有阻礙電流增大的作用，因而電流有阻礙電流增大的作用，因而電流Io保持不變保持不變 D. 有阻礙電流增大的作用，有阻礙電流增大的作用， 但電流最后還是增大到但電流最后還是增大到2 Io D 日光燈的構造日光燈的構造 鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器啟動時，產(chǎn)生高電壓，幫助點燃；正常工啟動時，產(chǎn)生高電壓，幫助點燃；正常工 作時的感抗限制電流，保護燈管作時的感抗限制電流，保護燈管 啟動器啟動器自動開關可用普通開關或短絕緣導線代替。自動開關可用普通

18、開關或短絕緣導線代替。 正常工作時不起作用，可以去掉。正常工作時不起作用，可以去掉。 v日光燈的整體電路如圖516所示。其工作原理 是：當開關接通的時候，電源電壓立即通過鎮(zhèn)流器和 燈管燈絲加到啟輝器的兩極。220伏的電壓立即使啟 輝器的惰性氣體電離，產(chǎn)生輝光放電。輝光放電的熱 量使雙金屬片受熱膨脹，兩極接觸。電流通過鎮(zhèn)流器、 啟輝器觸極和兩端燈絲構成通路。燈絲很快被電流加 熱，發(fā)射出大量電子。這時，由于啟輝器兩極閉合， 兩極間電壓為零，輝光放電消失，管內溫度降低；雙 金屬片自動復位，兩極斷開。在兩極斷開的瞬間，電 路電流突然切斷，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很大的自感電動勢，與 電源電壓疊加后作用于管兩端。燈絲受熱時發(fā)射出來 的大量電子，在燈管兩端高電壓作用下，以極大的速 度由低電勢端向高電勢端運動。在加速運動的過程中， 碰撞管內氬氣分子，使之迅速電離。氬氣電離生熱， 熱量使水銀產(chǎn)生蒸氣，隨之水銀蒸氣也被電離，并發(fā) 出強烈的紫外線。在紫外線的激發(fā)下，管壁內的熒光 粉發(fā)出近乎白色的可見光。日光燈正常發(fā)光后。由于 交流電不斷通過鎮(zhèn)流器的線圈，線圈中產(chǎn)生自感電動 勢，自感電動勢阻礙線圈中的電流變化，這時鎮(zhèn)流器 起降壓限流的作用，使電流穩(wěn)定在燈管的額定電流范 圍內，燈管兩端電壓也穩(wěn)