自感现象与日光灯原理

1.产生感应电流的条件是产生感应电流的条件是 。2.感应电流具有这样的方向，即感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要感应电流的磁场总要 引起感应引起感应电流的磁通量的变化。电流的磁通量的变化。3.电路中的感应电动势的大小，电路中的感应电动势的大小，跟穿过这一电路的跟穿过这一电路的 成成正比。正比。4.在电磁感应现象中，产生感应在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电动势的那部分导体相当于 。如图：把一个线圈接入电如图：把一个线圈接入电路中构成闭合回路，线圈中路中构成闭合回路，线圈中通有电流，思考并回答下列通有电流，思考并回答下列问题：问题：（1 1）线圈产不产生磁场？）线圈产不产生磁场？（2 2）当电流变化时，线圈的磁场是否变）当电流变化时，线圈的磁场是否变化？穿过线圈的磁通量是否变化？线圈中化？穿过线圈的磁通量是否变化？线圈中是否会产生感应电动势？闭合回路中是否是否会产生感应电动势？闭合回路中是否有感应电流？有感应电流？结论：结论：把线圈接入闭合把线圈接入闭合电路中，当通过线圈的电路中，当通过线圈的电流发生变化电流发生变化时，线圈时，线圈中会中会产生感应电动势产生感应电动势，闭合电路中会闭合电路中会产生感应产生感应电流电流。 物理学中，由于导体物理学中，由于导体本身的电流本身的电流发生变化而产生发生变化而产生的电磁感应现象叫做的电磁感应现象叫做自感现象自感现象。1 1、闭合电路时线圈的自感现象、闭合电路时线圈的自感现象A AB B 为什么为什么 灯立即亮灯立即亮 灯灯 要过会儿亮呢要过会儿亮呢 A AB B, ,? ?通电自感通电自感 为什么为什么 灯立即亮灯立即亮 灯灯 要过会儿亮呢要过会儿亮呢 A AB B, ,? ?通电自感通电自感现象分析现象分析A AB B分析分析B B灯灯S接通接通穿过线圈的电流穿过线圈的电流I I 增大增大穿过线圈的磁通量增大穿过线圈的磁通量增大线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势B灯逐渐亮灯逐渐亮流过流过A、B灯的电流随时间怎样变化？灯的电流随时间怎样变化？阻碍电流增大阻碍电流增大？分析分析B B灯灯I IA AI IB BI It tA AB BA AB B 线圈中出现的感应电动势只是线圈中出现的感应电动势只是阻阻碍碍了原电流的的变化，而非了原电流的的变化，而非阻止阻止，所以虽延缓了电流变化的进程，所以虽延缓了电流变化的进程，但最终电流仍然达到最大值，但最终电流仍然达到最大值，B B最最终会正常发光。终会正常发光。2 2、断开电路时线圈的自感现象、断开电路时线圈的自感现象 为什么灯不是立即熄灭，而为什么灯不是立即熄灭，而要闪亮一下才熄灭要闪亮一下才熄灭. .断电自感断电自感 为什么灯不是立即熄灭，而为什么灯不是立即熄灭，而要闪亮一下才熄灭要闪亮一下才熄灭断电自感断电自感现象分析现象分析通过线圈的电流通过线圈的电流I I 减小减小穿过圈的磁通量减小穿过圈的磁通量减小线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势灯逐渐熄灭灯逐渐熄灭流减小流减小（补偿）（补偿）S断开断开？ 1 感应电流方向如何？感应电流方向如何？ 2 原电流方向如何？原电流方向如何？O Ot tI I3 通过灯的电流怎样变化？通过灯的电流怎样变化？阻碍电阻碍电阻碍阻碍产生产生形成形成产生产生 I变变 B变变 变变 E感感 I感感 B感感引起引起引起引起阻碍阻碍阻碍阻碍线圈中电流的变化情况线圈中电流的变化情况: :自感现象是电磁感应现象的特例自感现象是电磁感应现象的特例 (1 ) 通电自感：电流通过线圈时，线圈产生磁场，线圈因通电自感：电流通过线圈时，线圈产生磁场，线圈因此具有磁场能，即刚通电时，电能首先要转化为线圈磁场能，此具有磁场能，即刚通电时，电能首先要转化为线圈磁场能，再才转化为再才转化为B灯的电能，故灯的电能，故B灯过一会儿才亮。灯过一会儿才亮。A AB B (2) 断电自感：断电自感：S断开前，线圈中有电流，则线圈中有磁断开前，线圈中有电流，则线圈中有磁场能，场能，S断开后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯断开后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯延迟熄灭。延迟熄灭。 在自感现象中产生的电动势在自感现象中产生的电动势叫自感电动势，用叫自感电动势，用E E表示。表示。总是总是阻碍阻碍电流的变化，电流的变化，即延缓电流变化。即延缓电流变化。自感电动势的方向自感电动势的方向结论结论增增 反反 减减 同同 导体电流增加时，阻碍电流增加，此时导体电流增加时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电动势（原电流）方自感电动势方向与原电动势（原电流）方向相反；导体电流减小时阻碍电流减小，向相反；导体电流减小时阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电动势（原电流）此时自感电动势方向与原电动势（原电流）方向相同方向相同结论结论与电流的变化率成正比与电流的变化率成正比E=LE=LtItIStIntBSntnE自感系数自感系数L L 公式公式E=E=L L 中的比例恒量中的比例恒量L L叫叫自感系数自感系数, ,简称简称“自感自感”或或“电感电感”tI 自感系数由线圈本身的性质决定，与自感系数由线圈本身的性质决定，与线圈是否通电无关。线圈是否通电无关。 它跟线圈的它跟线圈的形状、长短、匝数、有无形状、长短、匝数、有无铁芯等因素铁芯等因素有关，线圈越长，单位长度有关，线圈越长，单位长度的匝数越多，截面积越大，自感系数就的匝数越多，截面积越大，自感系数就越大，有铁芯时线圈的自感系数比没有越大，有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多。铁芯时要大得多。特特 别别 提提 醒醒 在国际单位制中是在国际单位制中是亨利亨利，简称，简称亨亨，符，符号是号是H H。 常用的单位还有常用的单位还有豪亨（豪亨（mH)mH)和和微亨微亨（HH）1H=101H=103 3 mH=10 mH=106 6 HH 如果通过线圈的电流在如果通过线圈的电流在1 1秒内改变秒内改变1 1安培时，产生安培时，产生的电动势是的电动势是1 1伏特，这个线圈的自感系数就是伏特，这个线圈的自感系数就是1 1亨亨利。利。 ( (1) 1) 应用：应用： 在交流电路中、在各种用电设备在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯的镇流器，的镇流器，LCLC振荡电路等。振荡电路等。 ( (2) 2) 防治：防治：在切断自感系数很大、电流很强的在切断自感系数很大、电流很强的电路的瞬间，产生很高的电动势，形成电弧，电路的瞬间，产生很高的电动势，形成电弧，在这类电路中应采用特制的开关。在这类电路中应采用特制的开关。如图所示，由于两如图所示，由于两根平行导线中的电流方根平行导线中的电流方向相反，它们的磁场可向相反，它们的磁场可以互相抵消，从而可以以互相抵消，从而可以使自感现象的影响减弱使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度。到可以忽略的程度。探究日光灯电路点亮电压：千伏左右正常工作电压：108V电路电压：220V36W日光灯 日光灯原理日光灯原理 镇流器镇流器是自感系数很大的带铁心的线圈是自感系数很大的带铁心的线圈日光灯工作电路：日光灯工作电路：电流流向电流流向 镇流器的作用镇流器的作用启动时，产生高电压，启动时，产生高电压，帮助点燃；帮助点燃； 正常工作时的线圈起降压限制电正常工作时的线圈起降压限制电流作用，保护灯管。流作用，保护灯管。 返回 启动器的作用启动器的作用自动开关可用普通开自动开关可用普通开关或短绝缘导线代替。正常工作时不起作用，关或短绝缘导线代替。正常工作时不起作用，可以去掉。可以去掉。 v日光灯的整体电路如图日光灯的整体电路如图5 51616所示。其工作原理是：当开关接通的所示。其工作原理是：当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220220伏伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。日光灯正常发光后。由下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。日光灯正常发光后。由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器起降压限流的作用，使电流稳势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器起降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内。由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉围内。由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了。器也就不再起作用了。