2019年高中物理第2章第3节自感现象的应用讲义（含解析）鲁科版 6页

自感现象的应用1．日光灯与镇流器　　构造、作用元件名称　　　构造原理、作用启动器电容器、动触片、静触片启动时将电路瞬时接通后再断开灯管灯管、灯丝、氩和汞蒸气高压将管内气体击穿，释放电子与汞原子碰撞发出紫外线使荧光物质发光镇流器自感系数大的线圈启动时形成瞬时高压，工作时降压限流当日光灯正常工作时，启动器是否可以去掉？解析：启动器相当于一个自动开关，日光灯正常工作时，启动器内氖泡并不发光，此时可以去掉启动器。2．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。(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。3．自感现象的其他应用及危害(1)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。感应圈次级线圈上产生很高的电压，是否通过的电流也很大？解析：不是，由于功率很小，因此通过的电流很小。n1．启动前灯管内气体未导通，启动器动触片与静触片处于分离状态。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。[典例1]　如图所示为日光灯工作电路，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接通后，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[思路探究]　(1)理解启动器在日光灯启动时所起的作用。(2)理解镇流器在日光灯启动时所起的作用。(3)理解镇流器在日光灯工作时所起的作用。[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；灯管正常发光时，其电阻很小，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n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，C正确，A、B、D错误。[答案]　C[总结提能]对日光灯认识的两点提醒(1)日光灯灯管内的气体电离需要高压，是通过镇流器发生自感现象实现的。(2)当日光灯正常工作时需要的是低压，此时镇流器起到降压限流的作用。1．将图中的器件连成日光灯的实物电路图。解析：根据日光灯工作原理，电源、开关、镇流器、灯管串联，启动器与灯管并联。实物电路图如图所示。答案：见解析图1．感应圈的主要结构如图所示。n2．工作过程闭合开关接通低压直流电源后，电流通过初级线圈，铁芯被磁化，吸引断续器簧片，使初级线圈所在的回路断开；由于瞬时无电流通过，铁芯失去磁性，断续器簧片又返回原位置，使初级线圈所在的回路再度接通。在这样的反复过程中，初级线圈中的电流不断变化，由此产生的自感电动势会逐渐增至数百伏。由于次级线圈的匝数约为初级线圈的100倍，在次级线圈的两端就会感应出数万伏的高压。[典例2]　关于感应圈下列说法不正确的是(　　)A．感应圈是利用自感现象来获得高电压的装置B．在工程中，感应圈可作为大功率高压电源使用C．煤气灶电子点火装置，是利用感应圈产生高电压电火花来完成的D．感应圈的主要构造包括绕在铁芯上的两个绝缘线圈及继电器等[思路探究]　(1)知道感应圈的基本结构及主要元件作用。(2)深刻理解和准确把握感应圈的原理。[解析]　感应圈是利用自感现象来获得高电压的装置，A正确；受直流电源提供电功率的限制，感应圈不能作为大功率高压电源使用，B错误；感应圈的主要构造包括两个绝缘线圈和继电器等，D正确；煤气灶电子点火装置是利用感应圈产生的高压电火花来完成点火工作的，C正确。[答案]　B2．[多选]关于感应圈的工作原理，下列说法中正确的是(　　)A．感应圈接通低压交流电源后，在次级线圈产生数万伏高压B．感应圈接通低压直流电源后，在次级线圈产生数万伏高压C．由于次级线圈的电流不断变化，因此在初级线圈产生高压D．由于初级线圈的电流不断变化，因此在次级线圈产生高压解析：选BD　感应圈接通低压直流电源后，由于磁力的不断变化，而导致初级线圈所在回路不断接通与断开，从而使初级线圈电流变化，由于自感作用，初级线圈内自感电动势达数百伏，导致次级线圈两端产生数万伏的高压，A、C错误，B、D正确。n1．如图所示为一个日光灯电路，主要由灯管、镇流器和启动器等元件组成。在日光灯正常的工作情况下，则(　　)A．灯管两端的灯丝跟镇流器、启动器、开关都是串联的B．灯管在启动前，需要一个很高的瞬时电压，可通过使用镇流器来达到这个要求C．灯管启动发光后，镇流器不再起作用D．灯管启动发光后，启动器的两个触片是接触的，启动器继续起作用解析：选B　日光灯正常工作时，灯管内气体被击穿而导电，此时启动器与灯丝并联，A错误；镇流器的作用是启动前在灯管两端形成高压，启动后，起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光，B正确，C错误；启动器在灯管启动前两触片接触启动后分离，D错误。2．人类生活中对能源的可持续利用可以通过节能方式体现，日光灯是最常用的节能照明工具，它的主要构成有灯管、镇流器、启动器。启动器的构造如图所示，为了便于日光灯工作，常在启动器两端并上一个纸质电容器C。现有一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮的情况，经检查，灯管是好的，电源电压正常，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断路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　由题意知镇流器无故障，D错误；日光灯管两端亮而中间不高，说明灯管两端的灯丝处于通电状态，即启动器接通，但不能自动断开，说明电容器C短路了，C正确。3．[多选]关于感应圈的原理，下列说法正确的是(　　)A．感应圈是利用低压交流电源获得高压的B．感应圈是利用低压直流电源获得高电压的C．感应圈是利用自感现象获得高压的D．感应圈是利用分压器获得高压的n解析：选BC　感应圈是利用低压直流电源和自感现象获得高电压的，B、C正确。4．在如图所示的日光灯工作电路中：(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，220V电压加在________上，使________放电发出辉光。(3)日光灯启动瞬间，灯管两端电压________(填“大于”、“等于”或“小于”)220V。(4)日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片是________(填“接通的”或“断开的”)。(5)启动器中的电容器能________，没有电容器，启动器也能工作。解析：略答案：(1)断开的　(2)启动器　氖气　(3)大于　(4)断开的　(5)避免产生电火花