第6节日光灯原理

2024年2月22日发(作者：优秀学生干部申请书)

日光灯原理

[主干知识] 认真预习教材，完成下列各题

1.日光路电路的组成：_______, ________, __________.

2.镇流器的作用：

(1)日光灯开始点亮时，需要________.镇流器的自感系数很大，在点亮日光灯时，镇流器的

__________提供瞬时高电压.

(2)日光灯正发光时，灯管电阻很小，加在灯管的电压要低于电源电压，镇流器起到______

作用.

(3)当闭合开关后，电源电压加在_______上，使氖气放电而辉光，产生热量使U形触片膨胀伸长，

把电路接通.电路接通后氖气停止放电，U形触片冷却，电路断开，镇流器产生_________

，使日光灯管点亮发光.

3.涡流的产生：整块金属处于变化的磁场中或切割磁感线时，在金属块内自成闭合回路，形成象水

的旋涡状的电流.

4.涡流的两种效应及应用：(1)___________ (2)_____________.

[规律方法]

【例1】分析日光灯工作原理

1．日光灯的点燃过程

⑴ 闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出辉光，产生的热量使U型动触片膨胀伸长，

跟静触片接触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。

⑵ 电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。

⑶ 在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生很高高的自感电动势，方向与

电源电动势方向相同，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管中

的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光。

S

灯管

镇流器

220V

图16—6—1

2．日光灯正常发光

日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是障碍电

流变化的，这时和镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光。

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思维点击

总结镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流的作用。

启动器起自动开关的作用。

例1方法点拨：

1．日光灯管

2．镇流器

镇流器是一个带铁芯的线圈，自感系数很大。

3．启动器

启动器主要是一个充有氖气的玻璃泡，里面装有两个电极，一个是静触片，一个是由两个膨胀系数不同的金属构成的U型动触片。

【例2】

在下列四个日光灯的接线图中(S为起辉器，L为镇流器)，正确的是( )

图16—6—2

思维分析本题可依据各选项所提供的电路图，分析各自的工作情况来判定能使日光

灯正常发光的选项.D选项中灯丝被短路，显然日光灯不能正常发光；C选项中S和L 串在一条支路上，S断开时，L中能产生自感电动势，但不能给灯丝提供电流(因为此时

S断开).B选项中由于S和灯管串联，所以当S断开时，只有L上的自感电动势加在灯管上，

电源电压没能加在上面.

故答案为A.

【例3】

如图16—6—3所示，把一个闭合的轻质铝框放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体和铝

框都可以绕OO′轴转动.当转动蹄形磁体时，铝框也跟着转动起来；当突然将转动的磁体

制动，铝框也会立即停止转动.试解释上述现象.

图16—6—3

思维分析 本题可以依据楞次定律来分析.当蹄形磁体转动时，穿过铝框的磁通量发

生改变，则铝框中就要产生感应电流，且感应电流必然会阻碍相对运动，所以铝框也会

跟着蹄形磁体同向转动(以阻碍磁通量的改变).这种现象称之为电磁驱动.当蹄形磁体突

然制动时，铝框由于惯性还要运动，但这时铝框的运动同样会使铝框内磁通量发生改变，

铝框同样会有感应电流，并且会阻碍相对运动，故而铝框也能立即停下来.这种现象称之

为电磁阻尼.

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例2方法点拨：

1.从选择电路图时，尽管可以依据自己的记忆，对照课本上的电路图选择，但这不是出题者的目的，这种办法也不能解决问题.最好还是要依据日光灯原理分析.

2.依据日光灯原理，可总结出其线路图有两个特点：一是起辉器S应与灯管并联；二是镇流器L与灯管串联.

例3方法点拨：

在解决涡流的磁效应时，主要要从楞次定律出发去理解，即感应电流总是阻碍原磁场和线圈(金属块)的相对运动，因而就有电磁驱动和电磁阻尼的应用.

[基础巩固]

A.直接对显像管加热，使内部温度达到镁条着火点

B.直接利用热源在管内点燃镁条

C.将显像管置于一线圈中，线圈上加上高压直流电

D.将显像管置于一线圈中，线圈上加上高频交流电

7.把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方，如图16—6—5

所示，在下列三种情况下，悬挂铅球的丝线所受的拉力与铅球不在线圈上方时比较：

1.下列关于日光灯启动器的作用的描述，正确的是( )

A.启动器只在日光灯启动时起作用

B.日光灯正常工作时，取走启动器，日光灯就不能正常工作

C.启动器在日光灯起动时，相当一个自动开关

D.启动器在日光灯正常工作时，一直保持导通状态，使得电路

闭合

2.下列关于镇流器的说法，错误的是( )

A.镇流器在日光灯电路中就起着一阻值很大的电阻的作用

B.镇流器在日光灯启动相当于一个电源

C.镇流器在日光灯正常工作时，可用一根导线替代

D.镇流器在工作时总是阻碍电路中电流的变化

3.下列有关日光灯的使用方法，正确的是( )

A.日光灯的启动器丢失，做为应急措施，可以用一小段带绝缘

外皮的导线起动日光灯

B.日光灯在冬天使用时，启动较困难，可用热毛巾热敷灯管的中部，使之启动容易些

C.日光灯的镇流器损坏了，可用一只电阻替代

图16—6—5

①当滑动变阻器的滑动头向右移动时，拉力 .

②当滑动头向左移动时，拉力 .

③当滑动头不动时，拉力 .(填“变大”、“不变”或“变小”)

8.如图16—6—6所示，S为起动器，L为镇流器，日光灯接线图正确的是( )

D.日光灯在电压较低时，起动较困难，这时可将镇流器暂时短

路，使启动变得容易些

4.下列对日光灯内部组件的认识，不正确的是( )

A.起动器氖泡中的氖气能在较低的电压下发光，但不适于照明

B.灯管中的汞蒸汽在较高电压下能发光，且适于照明

C.起动器中的电容器是使动，静触片在分离时不产生火花

D.灯管壁的荧光是在灯丝发出的电子激发下发光的

5.一块铜片置于如图16—6—4所示的磁场中，如果用力把这铜

片从磁场拉出或把它进一步推入，在这两个过程中有关磁场对

铜片的作用力，下列叙述正确的是( )

图16—6—6

9.下列关于日光灯管的说法，正确的是( )

A.日光灯管内部只有稀薄的汞蒸汽

B.日光灯管发的光是内部汞蒸汽导电而发出的

C.日光灯管发出的光是其管壁的荥光粉导电而发出的

D.日光灯管在正常工作时会发出紫外线

10.下列关于日光灯工作情况的叙述，正确的是( )

图16—6—4

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A.日光灯和白炽灯一样都可接在直流电路中而正常工作

A.拉出时受到阻力 B.推入时受到阻力

C.拉出时不受磁场力 D.推入时不受磁场力 B.日光灯只能接在交流电路中工作

C.一个标有“220V，40W”的日光灯管，用欧姆表测灯管两端，读数约6.在加工显像管的过程中，需要将管内气体全部抽出，但

11.有一盏日光灯，不能起动，且接通电路时灯管无闪烁，则可能的原因是( )

A.电路中某处开路

B.电路中镇流器短路

C.电路中起动器开路 D.电路中起动器短路

12.如图16—6—7所示，挂在弹簧下面的条形磁铁的一端在闭合

线圈内上下振动，如果空气阻力不计，则( )

图16—6—7

A.磁铁的振幅不变

萤火虫的发光器官，生长在腹部的第六节和第七节之间；从外表看只是层银灰色的透明薄膜，如果把这层薄膜揭开在放大镜下观察，便可见到数以千计的发光细胞，再下面是反光层，在发光细胞周围密布着小气管和密密麻麻的纤细神经分支。发光细胞中的主要物质是荧光素和荧光酶。当萤火虫开始活动时，呼吸加快，体内吸进大量氧气，氧气通过小气管进入发光细胞，荧光素在细胞内与起着催化剂作用的荧光酶互相作用时，荧光素就会活化，产生生物氧化反应，导致萤火虫的腹下发出碧莹莹的光亮来。又由于萤火虫不同的呼吸节律，便形成时明时暗的"闪光信号"。人们经过研究，把其发光的过程，列一简单的公式：

[创新实践]

日光灯是怎样发明的

当你在夏天的晚上，在树林里、草原上、花园里或小溪旁看到萤火虫像一盏盏小灯笼似地在眼前晃过去时，你一定会高兴的叫起来，“啊！萤火虫!”

萤火虫怎样发光？发光的用意是什么？这些都是少年朋友们感兴趣的问题。

B.磁铁的振幅将减小

C.线圈中有逐渐变弱的直流电 D.线圈中有逐渐变弱的交流电

12.下列对变压电器和电机中的涡流认识正确的是( )

A.涡流会使铁心温度升高，危及线圈绝缘材料的寿命

B.涡流发热要损耗额外的能量

C.可以将变压器和电机的铁心用相互绝缘的很薄的砂钢片叠压而

成，这样可以减小铁心中的感应电动势

D.涡流产生于变压器和电机的线圈中，对原电流起阻碍作用

13.下列对涡流的认识，不正确的是( )

A.大块金属中无感应电动势产生，直接产生了涡电流

B.涡流对生产和实验既有利又有危害

C.涡流的形成是遵从电磁感应规律的

D.涡流有电流的三种效应

萤火虫体内的荧光素并不是用之不竭的，那么它们不断地多次发光，能量又是从何而来的呢?

原来能量来自三磷酸腺苷(简称ATP)，它是一切生物体内供应能源的物质。萤火虫体内有了这种能源，不但能不间断地发光，而且亮度也较强。只有发光结构还不能发光，还要有脑神经系统调节支配。如果做个实验，将萤火虫的头部切除，发光的机制也就失去作用。

萤火虫发光的效率非常高，几乎能将化学能全部转化为可见光，为现代电光源效率的几倍到几十倍。由于光源来自体内的化学物质，因此，萤火虫发出来的光虽亮但没有热量，人们称这种光为“冷光”。由于萤火虫的光不带辐射热，物理学家们认为这是非常理想的灯光，因一般东西发光时，同时也要发热，如点着了的蜡烛。又如电灯开亮后灯泡也热得发烫。然而人们并不需要灯光发热，假使能创造出像萤火虫一样不发探究提升]

14.如图16—6—8所示是利用高频交流电焊接自行车车架的原理

示意图.当线图中通以高频交流电时，待焊接的车架中就会产生感

应电流，使得焊缝处金属熔化而焊接起来.

(1)为什么在其他条件不变的情况下，交流电流的频率越高，

焊接越快?

(2)为什么焊接过程中，待焊接的焊缝处已被熔化而车架的其

它部分并不是很热?

热的光来那将是很理想的。三十多年前，人们模拟了萤火虫发光的原理3eud教育网 教学资源集散地。可能是最大的免费教育资源网！

创造出日光灯（萤光灯）来，基本上达到了这种要求。

第6节日光灯答案

[主干知识]

1. 灯管、镇流器、起动器.

2. 一个瞬时高电压, 自感电动势

. 串联分压;

起动器; 自感电动势

4. 涡流的热效应；涡流的磁效应

[基础巩固]

1. 【答案】AC 2. 【答案】BD

3. 【答案】AB 4. 【答案】BD

5. 【答案】AB 6【答案】.D

7. 【答案】①变小 ②变大 ③不变

8. 【答案】A. 9.【答案】D

10. 【答案】B 11. 【答案】ABCD

12. 【答案】BD 13. 【答案】AB 14. 【答案】A

探究提升

15. 【解析】 本题是高频焊接问题，是涡流的应用.依据高频焊接的原理可知，当线圈中接入高频电流时，待焊车架内就会产生电磁感应，出现涡电流，由电磁感应的知识可判断当线圈中电流频率越高时，车架中的磁通量改变越快，在其他条件不变的情况下，涡电流的热功率就越大.至于焊缝处已被熔化而其他部分并不是很热，这可从涡电流的整个闭合电路来分析，在待焊处，显然接触电阻比其他部分大，而通过的涡电流又一样，故焊接处的热功率比其他位置大得多.

在分析涡流的应用问题时，还是要依据其本质——由于电磁感应而产生的感应电流来分析，对于涡流的热效应问题重在分析线圈中电流的频率和涡流电路中的电阻.

一、【知识结构】

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