高中物理：1.5《自感现象与日光灯》课件（人教版选修3－2）

欢迎进入物理课堂 1 5自感现象与日光灯 1 通过探究日光灯电路 了解镇流器的作用 2 通过对两个自感实验的设计 观察与分析 知道什么叫自感现象 理解它产生的机理和起到的作用 3 能够判断自感电动势的方向 并会用它解释一些现象 5 知道自感电动势大小的决定因素 知道自感系数的决定因素 6 了解自感现象的利与弊及应用与防止 4 初步了解磁场具有能量 应用广泛的日光灯 日光灯是常用的照明工具 它不仅发光效率比较高 而且发出的光自然 柔和 日光灯电路是由哪些元件组成的 你知道这些元件的作用吗 观察与思考 探究日光灯电路 技术资料表明 一只40W的日光灯管 点亮它需要近千伏的电压 称为启辉电压 而维持它的正常发光 只需要108V左右的电压 称为工作电压 我国家庭电路的电压是220V 那么 在日光灯的电路中是怎样获得日光灯的启辉电压的呢 日光灯灯管 1 结构 氩气 低压水银蒸气 荧光粉发出可见光 受到紫外线照射时 在高压下导电 发出紫外线 两端灯丝给气体加热 并给气体加上高电压 镇流器的结构和作用 1 启动时提供瞬时高压2 正常工作时降压限流 启辉器的组成和作用 起到一个自动开关的作用 能使动静触片不产生电火花保护触点 铝壳 日光灯启辉器结构很简单 就是把一个双金属片电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 日光灯的工作原理 灯管正常工作后 通过镇流器的电流增大 镇流器的压降也增大 加在启辉器氖气泡两电极之间的电压降低到小于氖气泡产生辉光放电所需要的电压 启辉器的一次工作完成 镇流器是电感元件 必然会产生一个自感电压阻止电流突变 这个电压与电源电压串联加在日光灯管两端 使灯管内形成气体放电通路 日光灯管进入正常工作状态 若灯管没有被启动成功 则以上过程会重复进行 直到灯管被成功启动 如果日光灯的启动器丢失 作为应急措施 可以用一小段带绝缘外皮的导线来启动日光灯吗 怎么做 思考与讨论 你知道镇流器的构造和工作原理吗 探究自感现象 实验一 2 再调节变阻器R1使两个灯泡都正常发光 3 然后断开开关S 1 先合上开关S 调节变阻器R的电阻 使同样规格的两个灯泡A1和A2的明亮程度相同 观察 重新接通电路时 两个灯泡亮度的变化情况 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 实验二 1 把灯泡A和带铁芯的线圈L并联在直流电路中 2 接通电路 待灯泡正常发光 断开电路 观察 当电路断开时 灯泡A的亮度变化情况 现象 S断开时 A灯突然闪亮一下才熄灭 解释 在电路断开的瞬间 通过线圈的电流突然减弱 穿过线圈的磁通量也就很快减少 因而在线圈中产生感应电动势 虽然这时电源已经断开 但线圈L和灯泡A组成了闭合电路 在这个电路中有感应电流通过 所以灯泡不会立即熄灭 自感现象实验 模拟 1 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 叫自感现象 2 自感现象中产生的电动势叫自感电动势 自感现象 3 自感电动势的作用 阻碍导体中原来电流的变化 1 导体中原电流增大时 自感电动势阻碍它增大 2 导体中原电流减小时 自感电动势阻碍它减小 阻碍 不是 阻止 电流还是变化的 问题 在断电自感的实验中 为什么开关断开后 灯泡的发光会持续一段时间 甚至会比原来更亮 试从能量的角度加以讨论 开关闭合时线圈中有电流 电流产生磁场 能量储存在磁场中 开关断开时 线圈相当于电源 把磁场中的能量转化成电能 自感系数 1 自感电动势的大小 与电流的变化率成正比 2 自感系数L 简称自感或电感 1 决定线圈自感系数的因素 线圈越大 匝数越多 它的自感系数越大 给线圈中加入铁芯 自感系数比没有铁芯时大得多 单位 亨利 简称亨 符号 H其他单位 毫亨 mH 微亨 H 2 自感系数很大有时会产生危害 电子设备中常要用一种没有电感的精密电阻 它是用一根电阻线对折后绕制 双线并绕法 成的线圈 如图所示 为什么这种结构的电阻会没有电感呢 例题 双线绕法的两线中的电流大小相等 方向相反 产生的磁场大小也相等 但是方向相反 叠加之后互相抵消 1 关于自感现象 下列说法正确的是 A 感应电流一定和原电流方向相反B 线圈中产生的自感电动势较大时 其自感系数一定较大C 对于同一线圈 当电流变化较快时 线圈中的自感系数较大D 对于同一线圈 当电流变化较快时 线圈中的自感电动势较大 D 2 实验一中 当电键闭合后 通过灯泡A1的电流随时间变化的图像为图 通过灯泡A2的电流随时间变化的图像为图 C A ABCD 3 如右图 若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相等 则电键断开前后通过线圈的电流随时间变化的图像为图 通过灯泡的电流随时间的变化图像为图 A C 若RL远小于RA 则电键断开前后通过线圈的电流随时间变化的图像为图 通过灯泡的电流图像为图 B D 4 如图所示的电路中 D1和D2是两个相同的小灯泡 L是一个自感系数相当大的线圈 其阻值与R相同 在电键S接通和断开时 灯泡D1和D2亮暗的顺序是 A 接通时D1先达最亮 断开时D1后灭B 接通时D2先达最亮 断开时D2后灭C 接通时D1先达最亮 断开时D2后灭D 接通时D2先达最亮 断开时D1后灭 A 5 如图所示 L为自感系数较大的线圈 电路稳定后小灯泡正常发光 当断开开关S的瞬间会有 A 灯A立即熄灭B 灯A慢慢熄灭C 灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭D 灯A突然闪亮一下再突然熄灭 A A L S 一 自感现象 1 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 叫自感现象 2 通电自感产生的感应电动势阻碍自身电流的增大 断电自感产生的感应电动势阻碍自身电流的减小 二 自感系数 1 自感电动势的大小 2 自感系数L 与线圈的大小 形状 匝数及有无铁芯有关 3 磁场具有能量 祖国更重于生命 是我们的母亲 我们的土地 聂鲁 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全