人教版高中物理 2.3 自感现象的应用课件 鲁科选修32.ppt

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1、第3节自感现象的应用2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一21232021/8/9 星期一3123练一练日光灯中镇流器的作用有()A.启动器触片接通时,产生瞬时高压B.工作时,降压、限流保证日光灯正常工作C.工作时,使日光灯管的电压稳定在220 VD.工作时,不准电流通过日光灯管解析:镇流器在启动器触片断开时,产生瞬时高压,故选项A错误;在正常工作时,镇流器的作用是保证加在灯管两端的电压较小,保证灯管的正常工作,故选项B正确,选项C、D错误。答案:B2021/8/9 星期一41232.感应圈感应圈(1)感应圈的主要组成部分有感应圈的主要组成部分有:初级线圈、次级线圈、绝缘套、铁芯、

2、转换开关、初级线圈、次级线圈、绝缘套、铁芯、转换开关、断续器、电容器、放电器等。断续器、电容器、放电器等。(2)作用:利用低压直流电源获取高电压。2021/8/9 星期一5123练一练(多选)下列利用了感应圈的是()A.煤气灶电子点火装置B.汽车发动机点火装置C.物理、化学实验中的小功率高压电源D.自动设备中的延时继电器解析:煤气灶电子点火装置、汽车发动机点火装置都是利用感应圈产生的高压电火花来完成点火工作的,选项A、B符合题意;物理、化学实验中的小功率高压电源是利用感应圈通过低压直流电源获得高电压,选项C符合题意;延时继电器是利用线圈的电磁感应来正常工作的,没有用到感应圈,选项D不符合题意。

3、答案:ABC2021/8/9 星期一61233.自感现象的其他应用自感现象的其他应用(1)其他应用其他应用:在广播电台和电视台的无线电设备中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用自感线圈和电容器组成振荡电路来发射电磁波射电磁波;在收音机和电视机中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焊条与工件之间的空隙产生电弧火花,使工件局部熔化。使工件局部熔化。(2)危害危害:在电路中在电路中,开关断开时产生电弧火花开关断开时产生电弧火花,烧坏开

4、关或造成安全隐患。烧坏开关或造成安全隐患。2021/8/9 星期一7探究一探究二探究一日光灯的工作原理探究一日光灯的工作原理问题导引问题导引上课时上课时,老师拿来了一个如图甲所示的老式日光灯老师拿来了一个如图甲所示的老式日光灯的镇流器的镇流器,并用两节干电池作电源并用两节干电池作电源,按图乙所示连接按图乙所示连接好电路。接着好电路。接着,老师问谁敢上来用手抓老师问谁敢上来用手抓a、b两个接线两个接线头。胆大的李明心想头。胆大的李明心想:这有什么可怕的这有什么可怕的!两节干电池两节干电池串起来串起来,也不过是也不过是3 V的电压。于是他大胆地走上讲的电压。于是他大胆地走上讲台台,按照老师的指点按

5、照老师的指点,用两手分别抓住用两手分别抓住a、b两个接线两个接线头。老师问他有什么感觉头。老师问他有什么感觉,李明笑着说李明笑着说:“什么感觉也什么感觉也没有。没有。”于是于是,老师断开开关老师断开开关S,只听见李明只听见李明“哎哟哎哟”地尖叫了一声地尖叫了一声,并立即松开手。并立即松开手。那么那么,李明发出尖叫声的原因是什么李明发出尖叫声的原因是什么?镇流器在日镇流器在日光灯电路中的作用是什么光灯电路中的作用是什么?2021/8/9 星期一8探究一探究二提示断开开关提示断开开关S时时,镇流器产生自感电动势镇流器产生自感电动势,并且电动势比较大并且电动势比较大,故李明有被电击故李明有被电击的感

6、觉的感觉,于是便尖叫了一声。镇流器起降压限流的作用。于是便尖叫了一声。镇流器起降压限流的作用。2021/8/9 星期一9探究一探究二名师精讲1.日光灯工作分三个阶段(1)开关闭合后,启动器动触片与静触片接触,使灯丝和镇流器线圈中有电流流过,使灯丝预热。(2)电路接通后,启动器中的氖气停止放电,U形片冷却收缩,两个触片分离,电路自动断开。在电路突然断开的瞬间,由于镇流器电流急剧减小,会产生很高的自感电动势,方向与原来的电压方向相同,自感电动势与电源电压加在一起,形成一个瞬时高压,加在灯管两端,使灯管中的气体开始放电,于是日光灯成为电流的通路开始发光。(3)日光灯开始发光时,由于交变电流通过镇流器

7、的线圈,线圈中就会产生自感电动势,它总是阻碍电流的变化,这时镇流器起着降压限流的作用,保证日光灯正常工作。2021/8/9 星期一10探究一探究二2.启动器启动器其构造如图所示其构造如图所示,它是一个与电容器并联的充有氖气的小玻璃泡它是一个与电容器并联的充有氖气的小玻璃泡,里面装有两个里面装有两个电极电极,一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形动触片形动触片,它的作用是它的作用是:当当开关闭合时开关闭合时,电源把电压加在启动器两极之间电源把电压加在启动器两极之间,使氖气放电发出辉光使氖气放电发出辉光,辉光产生的热辉光产生的热量使量使U形动触片膨

8、胀伸长跟静触片接触而把电路导通形动触片膨胀伸长跟静触片接触而把电路导通,于是镇流器的线圈和灯管于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过的灯丝中就有电流通过,电路接通后电路接通后,启动器中的氖气停止放电启动器中的氖气停止放电,U形动触片冷却收形动触片冷却收缩缩,两个触片分离两个触片分离,电路自动断开电路自动断开,在电路突然中断瞬间在电路突然中断瞬间,镇流器线圈因自感产生一镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压个瞬时高压,这个高压和电源电压加在灯管两端使灯管中的水银蒸气开始放电导这个高压和电源电压加在灯管两端使灯管中的水银蒸气开始放电导通通,使日光灯发光。使日光灯发光。2021/8/9 星期一11探究

9、一探究二3.镇流器的作用镇流器的作用由于日光灯使用的是交流电源由于日光灯使用的是交流电源,电流的大小和方向做周期性变化。当电流增大电流的大小和方向做周期性变化。当电流增大时时,镇流器上的自感电动势阻碍原电流增大镇流器上的自感电动势阻碍原电流增大,自感电动势与原电压反向自感电动势与原电压反向;当电流减当电流减小时小时,镇流器上的自感电动势阻碍原电流减小镇流器上的自感电动势阻碍原电流减小,自感电动势与原电压同向。可见镇自感电动势与原电压同向。可见镇流器的自感电动势总是阻碍电流的变化流器的自感电动势总是阻碍电流的变化,镇流器起着降压限流的作用。镇流器起着降压限流的作用。2021/8/9 星期一12探

10、究一探究二例题1如图所示,在日光灯工作原理中。(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交流电压加在之间,使氖泡发出辉光;(3)日光灯启动瞬间,灯管两端的电压(填“高于”“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(填“接通”或“断开”),镇流器起着的作用,保证日光灯正常工作;(5)启动器中的电容器能,没有电容器,启动器也能工作。2021/8/9 星期一13探究一探究二解析:按原理图接好日光灯电路后,当开关闭合后,电源把电压加在启动器的两金属触片之间,使氖泡内的氖气放电发出辉光。辉光放电产生的热量使U形动

11、触片膨胀,跟静触片接触把电路接通,于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过,电路接通后,启动器中的氖气停止放电,U形片冷却后收缩恢复原状,两金属片分离,电路断开,由于镇流器的自感作用,会产生很高的自感电动势,其方向与原电压方向相同,很高的自感电动势加上原电源电压加在灯管两端,使管内汞气体导电,产生紫外线,激发荧光粉发光,灯管被点亮。日光灯使用的是正弦式交变电流,电流的大小和方向都随时间做周期性变化,在日光灯正常发光后,由于交变电流通过镇流器的线圈,线圈中会产生自感电动势,它的作用总是阻碍电流的变化,这时的镇流器就起到了降压限流的作用,保证灯管在较低电压下的正常工作。启动器中的电容器能使动静片

12、脱离时避免产生电火花而烧毁启动器。没有电容器,同样能工作,当日光灯正常点亮后,启动器不再起作用,就是摘去了也不影响日光灯的发光。2021/8/9 星期一14探究一探究二答案:(1)断开的(2)启动器的两电极(3)高于(4)断开降压限流(5)避免产生电火花反思对日光灯问题,要弄清日光灯的工作原理,搞清日光灯在预热、启动、正常工作三个不同阶段的电流通路及相关部件的作用。2021/8/9 星期一15 变式训练(多选)在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管,下列说法中正确的是()A.镇流器在灯管启动时产生瞬时高压,正常发光后起降压限流的作用B.日光灯正常发光后,镇流器、启动器都不能起作用C.日光灯

13、正常发光后,启动器不再起作用,可以将启动器去掉D.日光灯正常发光后,使镇流器短路,日光灯仍能正常发光,并能降低电能的消耗解析:镇流器在日光灯启动时产生一个瞬时高压,正常发光后起降压限流的作用,故选项A正确;日光灯正常发光后,镇流器仍有用,降压限流,而启动器就不起作用了,可以将启动器去掉,故选项B错误,选项C正确;日光灯灯管电阻很小,电流不能太大,灯管发光后,由于通入了交流电,使线圈产生了自感作用,阻碍了电流的变化,镇流器起降压限流的作用,若使镇流器短路,日光灯就不能正常工作了,选项D错误。答案:AC探究一探究二2021/8/9 星期一16探究一探究二探究二感应圈的工作原理探究二感应圈的工作原理

14、问题导引问题导引利用感应圈可以由低电压获得高电压利用感应圈可以由低电压获得高电压,能否由小功能否由小功率来获得大功率率来获得大功率?提示不能。根据能量守恒定律提示不能。根据能量守恒定律,感应圈向外输出的感应圈向外输出的能量不可能大于输入的能量能量不可能大于输入的能量,即输出功率不可能大于即输出功率不可能大于输入功率。输入功率。2021/8/9 星期一17探究一探究二名师精讲如图所示,闭合开关S,低压直流电源接通。开关S和弹簧片DK与原线圈L1构成回路。此时,铁芯被磁化,吸引弹簧片DK,使L1断路,瞬时无电流通过,铁芯失磁,弹簧片DK返回,L1回路再度接通。在这样的反复过程中,L1中产生变化的电

15、流。在通、断的瞬间,由于原线圈中的电流迅速变化,L1的自感电动势会逐渐增至数百伏。副线圈L2的线圈匝数约为L1的100倍,于是在副线圈L2的两端感应出数万伏的高压。2021/8/9 星期一18探究一探究二例题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解析:感应圈是利用自感现象,通过低压直流电源来获得高电压的装置,选项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作用,选项B错误;感

16、应圈的主要构造包括两个绝缘线圈和继电器等,选项D正确;煤气灶电子点火装置是利用感应圈产生的高电压电火花来完成的,选项C正确。答案:B2021/8/9 星期一19探究一探究二反思解答此类问题,一方面要知道感应圈的基本结构及主要元件的作用,另一方面要准确理解感应圈的工作原理。2021/8/9 星期一201 2 3 4 51.(多选多选)关于日光灯电路的连接关于日光灯电路的连接,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.启动器与灯管并联启动器与灯管并联B.镇流器与灯管串联镇流器与灯管串联C.启动器与镇流器并联启动器与镇流器并联D.启动器相当于开关启动器相当于开关解析解析:根据日光灯工作原理知根据日光灯

17、工作原理知,启动器与灯管并联、镇流器与灯管串联启动器与灯管并联、镇流器与灯管串联,启动器起启动器起开关作用开关作用,选项选项A、B、D正确正确,选项选项C错误。错误。答案答案:ABD2021/8/9 星期一211 2 3 4 52.关于日光灯启动器的下列说法关于日光灯启动器的下列说法,正确的是正确的是()A.日光灯正常发光时日光灯正常发光时,启动器的静触片和动触片是接触的启动器的静触片和动触片是接触的B.工作时工作时,启动器起降压、限流作用启动器起降压、限流作用,保证日光灯正常工作保证日光灯正常工作C.日光灯正常发光时日光灯正常发光时,启动器两端的电压小于启动器两端的电压小于220 VD.日光

18、灯正常发光时日光灯正常发光时,电流流过启动器电流流过启动器解析解析:日光灯正常发光时日光灯正常发光时,启动器的静触片和动触片是断开的启动器的静触片和动触片是断开的,此时启动器是不导此时启动器是不导电的电的,选项选项A、D错误错误;工作时工作时,镇流器起降压、限流作用镇流器起降压、限流作用,保证日光灯正常工作保证日光灯正常工作,选选项项B错误错误;日光灯正常发光时日光灯正常发光时,由于镇流器的作用由于镇流器的作用,加在灯管两端的电压小于加在灯管两端的电压小于220 V,故选项故选项C正确。正确。答案答案:C2021/8/9 星期一221 2 3 4 53.如图所示如图所示,S为启动器为启动器,L

19、为镇流器为镇流器,其中日光灯的接线图正确的是其中日光灯的接线图正确的是()解析:根据日光灯的工作原理,要想使日光灯发光,灯丝需要预热发出电子,灯管两端应有瞬时高压,这两个条件缺一不可。当动、静触片分离后,选项B中灯管和电源断开,选项B错误;选项C中镇流器与灯管断开,无法将瞬时高压加在灯管两端,选项C错误;选项D中灯丝左、右两端分别被短接,无法预热放出电子,不能使灯管气体导电,选项D错误。只有选项A满足发光条件。答案:A2021/8/9 星期一231 2 3 4 54.关于感应圈的原理关于感应圈的原理,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.感应圈是利用低压交流电获得高电压的感应圈是利用低压交流

20、电获得高电压的B.感应圈是利用低压直流电源获得低电压的感应圈是利用低压直流电源获得低电压的C.感应圈是利用自感现象获得高电压的感应圈是利用自感现象获得高电压的D.感应圈是利用分压器获得高电压的感应圈是利用分压器获得高电压的解析解析:感应圈是利用低压直流电源和自感现象获得高电压的。选项感应圈是利用低压直流电源和自感现象获得高电压的。选项C正确。正确。答案答案:C2021/8/9 星期一241 2 3 4 55.人类生活中对能源的可持续利用可以通过节能方式体现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日光灯是最常用的节能照明工具能照明工具,它的主要构成有灯管、镇流器、启动

21、器。启动器的构造如图所示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,为为了便于日光灯工作了便于日光灯工作,常在启动器两端并上一个纸质电容器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。现有一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮是出现灯管两端亮而中间不亮,经检查经检查,灯管是好的灯管是好的,电源电压正常电源电压正常,镇流器无故障镇流器无故障,其原因可能是其原因可能是()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2021/8/9 星期一251 2 3 4 5解析:若启动器两脚接触不良,则电路断路,灯管不发光,选项A不符合题意;由题意知镇流器无故障,故选项D不符合题意;日光灯管两端亮而中间不亮,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,选项C符合题意。答案:C2021/8/9 星期一262021/8/9 星期一27