第3节 自感现象的应用
1.知道日光灯的组成和电路图． 2.知道日光灯的主要元件及工作原理． 3.
知道感应圈是利用自感现象由低压直流电源获得高电压的． 4.了解自感现象在生产、生活中的其他应用．
[学生用书P25])
一、日光灯与镇流器
1．日光灯的构造及电路图：完整的日光灯电路包括日光灯管、镇流器、启动器、开关等主要部分．其电路如图所示．
2．镇流器
(1)构造：镇流器主要是由自感系数很大的线圈构成．
(2)作用：启动时，镇流器在灯管两端形成瞬时高压，击穿气体，使灯管发光；正常发光后，镇流器起降压限流作用，以免烧坏灯管．
3．启动器
(1)构造：启动器主要是由电容器、静触片和一个双金属片制成的动触片构成． (2)作用：在开关闭合后，使电路短暂接通，再将电路断开．
(1)镇流器在日光灯启动时产生瞬时高压，正常发光后起降压限流作用．( ) (2)日光灯正常发光后，镇流器、启动器都不能起作用．( ) (3)日光灯正常工作后，启动器起降压限流的作用．( ) 提示：(1)√ (2)× (3)× 二、感应圈和自感现象的其他应用 1．感应圈
(1)工作原理：利用自感现象用低压直流电源来获得高电压．
(2)结构：主要由直接绕在铁芯上的初级线圈和两端接在放电器上的次级线圈构成．如
图所示：
(3)用途：在物理、化学实验室里可以做小功率高压电源，在汽车、煤气灶点火装置中产生高压电火花完成点火工作．
2．自感的其他应用及危害
(1)其他应用：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振荡电路来发射电磁波；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电弧火花，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．
在加油站附近为什么要禁止用手机接打电话？
提示：加油站附近空气中汽油的浓度较高，在用手机接打电话时，手机电路中有可能由于自感产生电火花，引起危险．
日光灯的工作原理[学生用书P26]
1．日光灯电路的组成：日光灯的电路如图甲所示，由日光灯管、镇流器、启动器(图乙)、开关等组成．
2．日光灯的启动
(1)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．
(2)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．
3．镇流器的作用：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．
命题视角1 日光灯中镇流器的作用
(多选)关于镇流器的作用，下列说法中正确的是( ) A．在日光灯打开时，产生瞬时高压 B．在启动器两触片接通时，产生瞬时高压 C．在日光灯正常发光后，起限流和降压作用
D．在日光灯正常发光后，使日光灯两端电压稳定在220 V
[解析] 镇流器产生的瞬时高压是断电自感电动势，是在启动器两触片由接触到断开的瞬间产生的，故选项B错误；日光灯正常发光时灯管两端电压只有几十伏，没有220 V，故选项D错误．
[答案] AC
命题视角2 日光灯的工作原理
如图所示为日光灯的工作电路，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，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 [解题探究] (1)启动器在日光灯启动时起什么作用？ (2)镇流器在日光灯启动时和正常工作时的作用有何不同？
[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，点亮后正常发光
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
分析日光灯工作原理的关键是掌握启动器和镇流器的作用：启动器在日光灯启动时起开关的作用，镇流器在点亮灯管时提供高压，在灯管正常发光后起降压限流的作用．
命题视角3 日光灯启动问题
如图所示，在日光灯工作原理中．
(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________(填“高于”“等于”或“小于”)220 V；
(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． [解析] 按原理图接好日光灯电路后，当开关闭合后，电源把电压加在启动器的两金属触片之间，使氖泡内的氖气放电发出辉光．辉光放电产生的热量使U形动触片膨胀，跟静触片接触把电路接通，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式交变电流，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，保证灯管在较低电压下的正常工作．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
1.如图甲所示是日光灯的电路图，它主要由灯管、镇流器和启动器组
成，镇流器是一个带铁芯的线圈，启动器的构造如图乙所示，为了便于启动，常在启动器的两极并上一纸质电容器C，某班教室的一盏日光灯总是灯管两端亮而中间不亮，经检查，灯管是好的，电压正常，镇流器无故障，其原因可能是( )
A．启动器两脚a、b与启动器座接触不良 B．电容器C被烧断 C．电容器C被击穿而短路 D．镇流器自感系数L太大
解析：选C.日光灯的点亮需要一个瞬时高压加在灯管两端，这要靠启动器来完成．日光灯的灯管中间不亮，说明未提供瞬时高压，即启动器出现了故障．又因灯管两端亮，说明电路是通的，选项C正确．
感应圈工作原理的认识[学生用书P27]
1．感应圈的主要结构：感应圈的结构如图所示，它有两个绕在铁芯上的绝缘线圈，初级线圈直接绕在铁芯上，次级线圈分左、右两组套在初级线圈上．
2019_2020学年高中物理第2章楞次定律和自感现象第3节自感现象的应用学案鲁科版
