2018版高中物理 第2章 楞次定律和自感現(xiàn)象 2.3自感現(xiàn)象的應(yīng)用學(xué)案 魯科版選修3-2.docx

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第4講自感現(xiàn)象的應(yīng)用目標定位1.知道日光燈的組成和電路圖.2.知道日光燈的主要元件及作用.3.知道感應(yīng)圈是利用自感現(xiàn)象由低壓直流電源獲得高電壓的一、日光燈與鎮(zhèn)流器構(gòu)造、作用元件名稱構(gòu)造原理、作用啟動器電容器、動觸片、靜觸片啟動時將電路瞬時接通后斷開燈管燈管、燈絲、氬和汞蒸氣高壓將管內(nèi)氣體擊穿，釋放電子與汞原子碰撞發(fā)出紫外線使熒光物質(zhì)發(fā)光鎮(zhèn)流器自感系數(shù)大的線圈啟動時形成瞬時高壓，工作時降壓限流二、感應(yīng)圈1工作原理利用自感現(xiàn)象用低壓直流電源來獲得高電壓2結(jié)構(gòu)主要由直接繞在鐵芯上的初級線圈和兩端接在放電器上的次級線圈構(gòu)成3用途在物理、化學(xué)實驗室里可以做小功率高壓電源，在汽車、煤氣灶點火裝置中產(chǎn)生高壓電火花完成點火工作三、自感的其他應(yīng)用及危害1其他應(yīng)用在廣播電臺和電視臺的無線電設(shè)備中，用自感線圈和電容器組成振蕩電路來發(fā)射電磁波；在收音機和電視機中，同樣也用振蕩電路來接收電磁波另外電焊機也利用了自感現(xiàn)象，使焊條與工件之間的空隙產(chǎn)生電弧火花，使工件局部熔化2危害在電路中，開關(guān)斷開時產(chǎn)生電弧火花，燒壞開關(guān)或造成安全隱患.一、日光燈的發(fā)光原理圖11構(gòu)造日光燈的電路如圖1所示，由日光燈管、鎮(zhèn)流器、開關(guān)等組成2啟動前管內(nèi)氣體未導(dǎo)通，啟動器動觸片與靜觸片處于分離狀態(tài)3日光燈的啟動當開關(guān)閉合時，電源把電壓加在啟動器的兩電極之間，使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使U形動觸片膨脹伸長與靜觸片接觸，從而接通電路，于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過；電路接通后，啟動器中的氖氣停止放電，U形動觸片冷卻收縮，兩個觸片分離，電路自動斷開，流過鎮(zhèn)流器的電流迅速減小，鎮(zhèn)流器線圈中會產(chǎn)生很高的自感電動勢，方向與原來電壓方向相同，與電源電壓一起形成瞬時高壓加在燈管兩端，使燈管中的氣體開始放電，于是日光燈管成為電流的通路開始發(fā)光啟動器相當于一個自動開關(guān)日光燈正常工作后處于斷開狀態(tài)，啟動器損壞的情況下可將連接啟動器的兩個線頭作一個短暫接觸也可把日光燈啟動啟動時電流流經(jīng)途徑是鎮(zhèn)流器、啟動器、燈絲，啟動后電流流經(jīng)途徑是鎮(zhèn)流器、燈絲、日光燈管圖24日光燈正常工作時鎮(zhèn)流器的作用由于日光燈使用的是交流電源，電流的大小和方向做周期性變化當交流電的大小增大時，鎮(zhèn)流器上的自感電動勢阻礙原電流增大，自感電動勢與原電壓反向；當交流電的大小減小時，鎮(zhèn)流器上的自感電動勢阻礙原電流減小，自感電動勢與原電壓同向可見鎮(zhèn)流器的自感電動勢總是阻礙電流的變化，正常工作時鎮(zhèn)流器就起著降壓、限流的作用例1如圖所示，S為啟動器，L為鎮(zhèn)流器，其中日光燈的接線圖正確的是()答案A解析根據(jù)日光燈的工作原理，要想使日光燈發(fā)光，燈絲需要預(yù)熱發(fā)出電子，燈管兩端應(yīng)有瞬時高壓，這兩個條件缺一不可當動、靜觸片分離后，選項B中燈管和電源斷開，選項B錯誤；選項C中鎮(zhèn)流器與燈管斷開，無法將瞬時高壓加在燈管兩端，選項C錯誤；選項D中燈絲左、右端分別被短接，無法預(yù)熱放出電子，不能使燈管氣體導(dǎo)電，選項D錯誤針對訓(xùn)練如圖3是日光燈的結(jié)構(gòu)示意圖，若按圖示的電路連接，關(guān)于日光燈的發(fā)光情況，下列敘述中正確的是()圖3A只把S1接通，S2、S3不接通，日光燈就能正常發(fā)光B把S1和S2接通后，S3不接通，日光燈就能正常發(fā)光CS3不接通，接通S1和S2后再斷開S2，日光燈就能正常發(fā)光D當日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，日光燈仍能正常發(fā)光答案C解析A選項：只接通S1，燈管兩端不能產(chǎn)生瞬時高壓，日光燈不能點亮，A錯誤；B選項：S1和S2接通，S2不斷開，日光燈被短路，電壓為零，鎮(zhèn)流器也不能產(chǎn)生斷電自感電動勢，日光燈不能點亮，B錯誤；C選項：S1和S2接通，再斷開S2，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生自感電動勢，與外加電壓一起形成瞬時高壓，使日光燈點亮而正常發(fā)光，C正確；D選項：日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，鎮(zhèn)流器被短接，不再起限流和降壓作用，加在燈管兩端的電壓將達到220V，燈管將被燒壞，D錯誤例2啟動器是由電容和氖管兩大部分組成，其中氖管中充有氖氣，內(nèi)部有靜觸片和U形動觸片通常動、靜觸片不接觸，有一個小縫隙，則下列說法中正確的是()A當電源的電壓加在啟動器兩極時，氖氣放電并產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致U形動觸片受熱膨脹B當電源的電壓加在啟動器兩極后，啟動器的兩個觸片才接觸，使電路有電流通過C電源的電壓加在啟動器兩極前，啟動器的兩個觸片就接觸著，電路就已經(jīng)有電流通過D當電路通電后，兩個觸片冷卻，兩個觸片重新分離答案ABD解析依據(jù)日光燈的工作原理可知，電源把電壓加在啟動器的兩極之間，使氖氣放電而發(fā)出輝光輝光產(chǎn)生熱量使U形動觸片膨脹伸長，跟靜觸片接觸把電路接通電路接通后，啟動器的氖氣停止放電，U形動觸片冷卻收縮，兩個觸片分開，電路自動斷開二、感應(yīng)圈的工作原理如圖4是感應(yīng)圈的原理圖，閉合開關(guān)K，低壓直流電源接通開關(guān)K和彈簧片DK與初級線圈L1構(gòu)成回路此時，鐵芯被磁化，吸引彈簧片DK，使L1斷路，瞬時無電流通過，鐵芯失磁，彈簧片DK返回，L1回路再度接通在這樣的反復(fù)過程中，L1中產(chǎn)生變化的電流在通、斷的瞬間，由于初級線圈中的電流迅速變化，L1的自感電動勢會猛增至數(shù)百伏次級線圈L2的線圈匝數(shù)約為L1的100倍，于是在次級線圈L2的兩端感應(yīng)出數(shù)萬伏的高壓圖4例3關(guān)于感應(yīng)圈下列說法不正確的是()A感應(yīng)圈是利用自感現(xiàn)象來獲得高壓電的裝置B在工程中，感應(yīng)圈可作為大功率高壓電源使用C煤氣灶電子點火裝置，是利用感應(yīng)圈產(chǎn)生高壓電火花來完成的D感應(yīng)圈的主要構(gòu)造包括繞在鐵芯上的兩個絕緣線圈及放電器等答案B解析感應(yīng)圈是利用自感現(xiàn)象，通過低壓直流電源來獲得高電壓的裝置，A正確；受直流電源提供電功率的限制，感應(yīng)圈不能作為大功率高壓電源使用，B不正確；感應(yīng)圈的主要構(gòu)造包括兩個絕緣線圈和放電器等，D正確；煤氣灶電子點火裝置是利用感應(yīng)圈產(chǎn)生的高壓電火花來完成的，C正確.日光燈的發(fā)光原理1關(guān)于日光燈電路的連接，下列說法正確的是()A啟動器與燈管并聯(lián) B鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián)C啟動器與鎮(zhèn)流器并聯(lián) D啟動器相當于開關(guān)答案ABD解析根據(jù)日光燈工作原理知，啟動器與燈管并聯(lián)、鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián)，啟動器的動觸片和靜觸片短暫接通后斷開，鎮(zhèn)流器向燈管提供瞬時高壓所以，啟動器僅起到了開關(guān)作用，A、B、D對，C錯2在日光燈電路中接有啟動器、鎮(zhèn)流器和日光燈管，下列說法中正確的是()A日光燈點燃后，鎮(zhèn)流器、啟動器都不起作用B鎮(zhèn)流器在點燃燈管時產(chǎn)生瞬時高壓，點燃后起降壓限流作用C日光燈點亮后，啟動器不再起作用，可以將啟動器去掉D日光燈點亮后，使鎮(zhèn)流器短路，日光燈仍能正常發(fā)光，并能降低對電能的消耗答案BC解析日光燈工作時都要經(jīng)過預(yù)熱、啟動和正常工作三個不同的階段，它們的工作電流通路如下圖所示：在啟動階段鎮(zhèn)流器與啟動器配合產(chǎn)生瞬間高壓工作后，電流由燈管經(jīng)鎮(zhèn)流器，不再流過啟動器，故啟動后啟動器不再工作，而鎮(zhèn)流器還要起降壓限流作用，不能去掉，故選B、C.感應(yīng)圈的工作原理3下列說法正確的是()A感應(yīng)圈的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B日光燈和白熾燈一樣，都可接在直流電路中正常工作C感應(yīng)圈中的兩個線圈的匝數(shù)一樣多D一個標有“220V,40W”的日光燈管，用歐姆表測燈管兩端，讀數(shù)約為1210答案A4下列裝置中沒有利用感應(yīng)圈的是()A煤氣灶電子點火裝置B汽車發(fā)動機點火裝置C物理、化學(xué)實驗中的小功率高壓電源D自動設(shè)備中的延時繼電器答案D解析煤氣灶電子點火裝置，汽車發(fā)電機點火裝置都是利用感應(yīng)圈產(chǎn)生的高壓電火花來完成點火工作的，物理、化學(xué)實驗中的小功率電源是利用感應(yīng)圈通過低壓直流電源獲得高電壓，A、B、C正確；延時繼電器是利用線圈的電磁感應(yīng)來正常工作的，沒有用到感應(yīng)圈，D錯誤