高中選修3-2自感 日光燈課件(PPT)

1、一、自感現(xiàn)象一、自感現(xiàn)象 1、回顧回顧：在做（右圖）的實驗時，由于在做（右圖）的實驗時，由于線圈線圈A中電流的變化，它產(chǎn)生的磁場發(fā)生中電流的變化，它產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化，引起了穿過線圈變化，引起了穿過線圈B磁通量的變化，磁通量的變化，在在B中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢?；ジ小；ジ小?思考：思考：線圈線圈A中電流的變化會引起線圈中電流的變化會引起線圈A中產(chǎn)生感中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢嗎？應(yīng)電動勢嗎？2、自感現(xiàn)象：自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。3、觀察兩個實驗、觀察兩個實驗自感現(xiàn)象對電路的影響自感現(xiàn)

2、象對電路的影響 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 AB 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 AB B, ,? ?通電自感通電自感現(xiàn)象分析現(xiàn)象分析A AB 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(yīng)電動勢線圈產(chǎn)生感應(yīng)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？阻礙電流增大阻礙電流增大？分析分析B B燈燈I IA AI IB BI It tA AB BA AB

3、B 線圈中出現(xiàn)的感應(yīng)電動勢只是線圈中出現(xiàn)的感應(yīng)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(jìn)程，所以雖延緩了電流變化的進(jìn)程，但最終電流仍然達(dá)到最大值，但最終電流仍然達(dá)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(yīng)電動勢線圈

4、產(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)電流方向如何？感應(yīng)電流方向如何？ 2 原電流方向如何？原電流方向如何？O Ot tI I3 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(zhuǎn)化為線圈磁場能，此具有磁場能，即剛通電時，電能首先要轉(zhuǎn)化為線圈磁場能，再才轉(zhuǎn)化為再才轉(zhuǎn)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 AB 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

5、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?？偸亲璧K原電總是阻礙原電流的變化，即流的變化，即延緩電流變化。延緩電流變化。自感電動勢的方向自感電動勢的方向結(jié)論結(jié)論增增 反反 減減 同同 導(dǎo)體電流增加時，阻礙電流增加，此時導(dǎo)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(dǎo)體電流減小時阻礙電流減小，向相反；導(dǎo)體電流減小時阻礙電

6、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(jié)論結(jié)論與電流的變化率成正比與電流的變化率成正比E=LE=LtI5. 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”tI 自感系數(shù)由線圈本身的性質(zhì)決定，與自感系數(shù)由線圈本身的性質(zhì)決定，與線圈是否通電無關(guān)。線圈是否通電無關(guān)。 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(guān)，線圈越長，單位長度鐵芯等因素有關(guān)，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，

7、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（mH)mH)和和微亨微亨（HH）1H=101H=103 3 mH=10 mH=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(nèi)改變秒內(nèi)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(yīng)用：應(yīng)用： 在交流電路

8、中、在各種用電設(shè)備在交流電路中、在各種用電設(shè)備和無線電技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。如日光燈和無線電技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)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，形成電弧，在這類電路中應(yīng)采用特制的開關(guān)?；?，在這類電路中應(yīng)采用特制的開關(guān)。 實例實例如圖所示，由于兩如圖所示，由于兩根平行導(dǎo)線中的電流方根平行導(dǎo)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

9、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)象的防治和利用自感現(xiàn)象的防治和利用大小大小:E=LI/t:E=LI/t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(guān)開關(guān)S S接通瞬間無電流通過燈泡

10、接通瞬間無電流通過燈泡B B開關(guān)開關(guān)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(guān)開關(guān)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(guān)開關(guān)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(guān)而在開關(guān)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 La ab bA AL La ab b再看一遍再看一遍返回題目返回題目L La ab 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

11、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(guān)開關(guān)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(guān)開關(guān)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(guān)開關(guān)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(guān)開關(guān)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(guān)而在開關(guān)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 La ab bB 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=2

12、0R=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(nèi)，內(nèi)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;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 2L、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？00.3

13、0.6相反相反i i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot tt t1 1A Ai i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot tt t1 1B Bt ti i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot t1 1C Ci i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot tt t1 1D DS Si i1 1i i2 2A AL 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

14、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(xí)練習(xí)1 1D D練習(xí)練習(xí)2 2cABRLS1S2dbaA 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(guān)接通且穩(wěn)定后的線圈，開關(guān)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(dāng)，當(dāng)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

15、，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)現(xiàn)電流表A1向向右偏，則當(dāng)斷開右偏，則當(dāng)斷開S的瞬間，電流表的瞬間，電流表A1 、 A2指針的偏指針的偏轉(zhuǎn)情況是：（轉(zhuǎn)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(nèi)阻都忽如圖所示，多匝電感線圈的電阻和電池內(nèi)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

16、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（ ） 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 IoD二、二、 日光燈日光燈一、組成：一、組成： 主要由燈管、鎮(zhèn)流器、起動器組成主要由燈管、鎮(zhèn)流器、起動器組成 2、鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器 鎮(zhèn)流器是一個帶鐵芯的線圈，鎮(zhèn)流器是一個帶鐵芯

17、的線圈，自感系數(shù)很大。自感系數(shù)很大。 1、日光燈、日光燈管管兩端有燈絲，內(nèi)涂有熒光粉，兩端有燈絲，內(nèi)涂有熒光粉，充有微量的氬和汞蒸汽。充有微量的氬和汞蒸汽。3、起動器主要是一個充有氖氣的小氖泡，里起動器主要是一個充有氖氣的小氖泡，里面裝有兩個電極，一個是靜觸片，一個是由兩面裝有兩個電極，一個是靜觸片，一個是由兩個膨脹系數(shù)不同的金屬制成的個膨脹系數(shù)不同的金屬制成的U型動觸片。型動觸片。 日光燈管的結(jié)構(gòu)日光燈管的結(jié)構(gòu)及各部分的作用及各部分的作用熒光粉發(fā)熒光粉發(fā)出可見光出可見光受到紫外受到紫外線照射時線照射時在高壓在高壓下導(dǎo)電下導(dǎo)電發(fā)出紫外線發(fā)出紫外線兩端燈絲兩端燈絲給氣體加給氣體加熱熱 并給并給氣

18、體加上氣體加上高電壓高電壓鎮(zhèn)流器結(jié)構(gòu)和作用：鎮(zhèn)流器結(jié)構(gòu)和作用：啟動時提供瞬時高壓啟動時提供瞬時高壓 正常工作時降壓限流正常工作時降壓限流啟動器組成和作用：啟動器組成和作用：起到一個開關(guān)的作用起到一個開關(guān)的作用氖泡氖泡電容器電容器能使動靜觸片能使動靜觸片不產(chǎn)生電火花不產(chǎn)生電火花保護觸點保護觸點工作過程工作過程 在電路突然斷開的瞬間，由于鎮(zhèn)流器電流急劇減小，在電路突然斷開的瞬間，由于鎮(zhèn)流器電流急劇減小，會產(chǎn)生很高的自感電動勢，方向與電源電動勢方向相同，會產(chǎn)生很高的自感電動勢，方向與電源電動勢方向相同，這個自感電動勢與電源電壓加在一起，形成一個瞬時高這個自感電動勢與電源電壓加在一起，形成一個瞬時高壓

19、，加在燈管中的氣體開始放電，于是日光燈成為電流壓，加在燈管中的氣體開始放電，于是日光燈成為電流的通路開始發(fā)光。的通路開始發(fā)光。1 1日光燈的點燃過程：日光燈的點燃過程： 閉合開關(guān)，電壓加在啟動器兩極間，氖氣放電發(fā)出閉合開關(guān)，電壓加在啟動器兩極間，氖氣放電發(fā)出輝光，產(chǎn)生的熱量使輝光，產(chǎn)生的熱量使U U型動觸片膨脹伸長，跟靜觸片接觸型動觸片膨脹伸長，跟靜觸片接觸使電路接通。燈絲和鎮(zhèn)流器中有電流通過。使電路接通。燈絲和鎮(zhèn)流器中有電流通過。 電路接通后，啟動器中的氖氣停止放電，電路接通后，啟動器中的氖氣停止放電，U U型片冷型片冷卻收縮，兩個觸片分離，電路自動斷開。卻收縮，兩個觸片分離，電路自動斷開。

20、 2日光燈正常發(fā)光：日光燈正常發(fā)光： 日光燈開始發(fā)光后，日光燈開始發(fā)光后，由于交變電流通過鎮(zhèn)由于交變電流通過鎮(zhèn)流器線圈，線圈中會流器線圈，線圈中會產(chǎn)生自感電動勢，它產(chǎn)生自感電動勢，它總是阻礙電流變化的，總是阻礙電流變化的，這時的鎮(zhèn)流器起著這時的鎮(zhèn)流器起著降降壓限流壓限流的作用，保證的作用，保證日光燈正常發(fā)光。日光燈正常發(fā)光。 總結(jié)：總結(jié)：鎮(zhèn)流器在啟動時產(chǎn)生鎮(zhèn)流器在啟動時產(chǎn)生瞬時高壓瞬時高壓，在正常工在正常工作時起作時起降壓限流降壓限流的作用。啟動器起的作用。啟動器起自動開關(guān)自動開關(guān)的作用的作用。關(guān)于日光燈正常發(fā)光原理關(guān)于日光燈正常發(fā)光原理例例1 如圖所示是日光燈的構(gòu)造示意圖若按圖示的電路連接，

21、如圖所示是日光燈的構(gòu)造示意圖若按圖示的電路連接，關(guān)于日光燈發(fā)光的情況，下列敘述中正確的是關(guān)于日光燈發(fā)光的情況，下列敘述中正確的是( )（A A） 接通接通S S1 1, ,斷開斷開S S2 2,S,S3 3，日光，日光燈就能正常發(fā)光燈就能正常發(fā)光 （B B） 接通接通S S1 1,S,S2 2, ,斷開斷開S S3 3，日光，日光燈就能正常發(fā)光燈就能正常發(fā)光（C C） 斷開斷開S S3 3，接通，接通S S1 1,S,S2 2 后后, ,再再斷開斷開S S2 2 ，日光燈就能正常發(fā)光，日光燈就能正常發(fā)光（D D）當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再）當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通接通S S3 3 ，日光燈仍能正

22、常發(fā)光，日光燈仍能正常發(fā)光C C例題例題2.在日光燈的連接線路中在日光燈的連接線路中,關(guān)于起動器關(guān)于起動器的作用的作用,以下說法正確的是以下說法正確的是 A.日光燈起動時日光燈起動時,為燈管提供瞬時高壓為燈管提供瞬時高壓 B.日光燈正常工作時日光燈正常工作時,起降壓限流的作用起降壓限流的作用 C.起到一個自動開關(guān)的作用起到一個自動開關(guān)的作用,實際上可用實際上可用一個彈片開關(guān)代替一個彈片開關(guān)代替(按下接通，放手?jǐn)嚅_按下接通，放手?jǐn)嚅_) D.以上說法均不正確以上說法均不正確 例題例題3、日光燈鎮(zhèn)流器的作用是、日光燈鎮(zhèn)流器的作用是 A啟動時限制燈管中電流啟動時限制燈管中電流 B啟動時產(chǎn)生瞬間高壓，點燃燈管啟動時產(chǎn)生瞬間高壓，點燃燈管 C工作時降壓限流，使燈管在較低電工作時降壓限流，使燈管在較低電壓下工作壓下工作 D工作時維持燈管兩端有高于電源的工作時維持燈管兩端有高于電源的電壓，使燈管正常工作電壓，使燈管正常工作 將導(dǎo)體放入變化的磁場中時，由于在變化的磁將導(dǎo)體放入變化的磁場中時，由于在變化的磁場周圍存在著渦旋的感生電場，感生電場作用在導(dǎo)場周圍存在著渦旋