1、物理（通用类）提问：提问：我们的教室中一般有很多荧光灯，如图所示，可能某天其中一盏荧光灯不亮了，电工来检查后发现是启辉器的原因，换上一个新的启辉器，荧光灯又正常发光了。此时，你是否有这样的疑问：启辉器是做什么用的？没有启辉器荧光灯为什么不亮呢？要想比较准确地了解这个问题，我们必须学习今天的课程。物理（通用类）第六节第六节 自感自感 互感互感一、自感一、自感二、荧光灯的工作原理二、荧光灯的工作原理三、互感三、互感四、变压器的工作原理四、变压器的工作原理物理（通用类）演示实验演示实验请请单单击击右右侧侧的的动动画画观观看看 灯泡和带铁芯的线圈并联在直流电路中，闭合开关，给灯泡供电，灯泡不亮；当断开
2、开关时，灯泡却在这一瞬间闪了一下，发出明亮的光。自感现象动自感现象动画画01.avi01.avi物理（通用类）一、自感一、自感 提问：提问：当电源给灯泡供电时，灯泡为什么不亮？电压过低，不能满足灯泡正常发光的需要。提问：提问：当断开开关时，灯泡为什么会亮了一下？灯泡两端产生了一个能让它发光的高电压。提问：提问：为什么会有这种现象呢？闭合开关时，灯泡和线圈中都有电流流过，但由于灯泡的额定电压较高，一节电池提供的电压远远不能满足它的要求，因此灯泡不明显发光。当电路断开时，通过线圈的电流突然减弱为0，穿过线圈的磁通量也迅速减少，因而在线圈中产生了较大的感应电动势。虽然此时电源已经断开，但线圈和灯泡组
3、成了闭合回路，在这个回路中产生的感应电流通过灯泡，使其瞬间发光，这就是自感现象。物理（通用类）由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫作自感现象自感现象。在自感现象中产生的感应电动势，叫作自感电动自感电动势势。自感电动势的大小也跟穿过线圈的磁通量变化的快慢有关，线圈的磁场是由电流产生的，因此穿过线圈的磁通量变化的快慢跟电流变化的快慢有关。对于同一个线圈来说，电流变化得越快，线圈中产生的自感电动势就越大。对于不同的线圈，在电流变化快慢相同的情况下，产生的自感电动势一般是不同的。电学中用自感系数自感系数来表示线圈的这种特性，简称自感自感或电感电感。线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数等
4、因素有关。线圈的横截面积越大，线圈越长，匝数越多，它的自感系数就越大。另外，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。自感系数用L表示，它的SI单位是亨利（H），E=LI/t。物理（通用类）自感线圈是交流电路中的重要元件，在各种电器设备和无线电技术中有广泛的应用，如下图所示。物理（通用类）在自感系数很大而电流又很强的电路（如大型电动机的定子绕组，右图）中，在切断电路的瞬间，由于电流在很短的时间内发生很大的变化，会产生很高的自感电动势，在断开处形成电弧，这不仅会烧坏开关，甚至危及工作人员的安全。因此，这类电路必须采用特制的安全开关。在我们的家庭中，将正在使用的电器的插头从插座上拔出时，由于自感现
5、象经常会产生电火花，容易发生危险。正确的做法是，在使用完电器后，先关掉电器的电源开关，再将插头从插座上拔出。物理（通用类）荧光灯的电路如下左图所示，它主要由灯管、镇流器和启辉器组成。镇流器是一个带铁芯的线圈。启辉器的结构如下右图所示，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装上两个电极，一个是固定不动的静触片，另一个是用双金属片制成的U形动触片。二、荧光灯的工作原理二、荧光灯的工作原理物理（通用类）灯管内充有稀薄的水银蒸气。当水银蒸气导电时，就发生紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的光。由于激发水银蒸气导电所需的电压比220V的电源电压高得多，因此，荧光灯在开始点燃时需要一个高出电源电压很多的瞬时电
6、压。在荧光灯点燃后正常发光时，灯管的电阻变得很小，只允许通过不大的电流，电流过强就会烧坏灯管，这时又要使加在灯管上的电压大大低于电源电压。这两方面的要求都是利用跟灯管串联的镇流器来达到的。物理（通用类）当开关闭合后，电源电压加在启辉器的两极之间，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，跟静触片接触而使电路接通，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，启辉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。在电路突然断开的瞬间，镇流器的两端就由于自感现象产生一个瞬时高电压，这个电压和电源电压都加在灯管的两端，使灯管中的水银蒸气开始导电，于是荧光灯
7、管成为电流的通路开始发光。在荧光灯正常发光时，与灯管串联的镇流器就起着降压限流的作用，保证荧光灯的正常工作。荧光灯的荧光灯的工作原理工作原理物理（通用类）三、互感三、互感 从上一节的演示实验中可以看出，当线圈A中的电流发生变化时，穿过线圈B的磁通量就发生变化，在线圈B中就会产生感应电动势。这种由于一个电路中电流的变化，在另一个电路中产生感应电动势的电磁感应现象称为互感互感。在互感现象中，两个电路间并没有电的联系，而是通过磁的联系把电能从一个电路输送到另一个电路。电工和无线电技术中使用的各种变压器，都是根据互感的原理制造的。物理（通用类）四、变压器的工作原理四、变压器的工作原理 变压器是利用互感
8、原理工作的电磁装置，主要由铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。常见的变压器结构如下图所示，一个线圈跟电源连接，叫做原线圈（初级线圈）；另一个线圈跟负载连接，叫做副线圈（次级线圈）。两个线圈都是用绝缘导线绕制成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片等磁性材料叠合而成。物理（通用类）如果把变压器的原线圈接在交流电源上，在原线圈中就有交变电流流过。交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量经过闭合磁路同时穿过原线圈和副线圈。在原、副线圈中都要产生感应电动势。在理想情况下，可以认为穿过这两个线圈的交变磁通量相同，这两个线圈的每匝产生的感应电动势相等。因此理想变压器原、副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数比
9、。变压器的变压器的工作原理工作原理物理（通用类）n2n1时，U2U1，变压器使电压升高，这种变压器叫作升压变压器；n2n1时，U2U1，变压器使电压降低，这种变压器叫作降压变压器。设理想变压器原线圈两端的电压是U1，副线圈两端的电压是U2，原线圈的匝数是n1，副线圈的匝数是n2，则物理（通用类）电流沿着导线流动时，能量会有损失，主要损失是由电流的热效应引起的。由焦耳定律Q=I2Rt可知，减小电能损失的最有效的方法是减小导线中的电流。由P=UI可知，在输送的电功率不变的前提下，要减小电流，必须提高电压。所以，远距离输电采用高压输电。从发电站发出的电能，都要通过输电线路送到各个用电地方。根据输送电
10、能距离的远近，采用不同的高电压。从我国的电力情况来看，送电距离在200300公里时采用220千伏的电压输电；在100公里左右时采用110千伏；50公里左右采用35千伏或者66千伏；在15公里20公里时采用10千伏、12千伏，有的则用6300伏。输电电压在110千伏、220千伏的线路，称为高压输电线路，输电电压在330、550、以及750千伏的线路，成为超高压输电线路，而输电电压在1000千伏的线路，则称为特高压输电线路。物理（通用类）目前我国远距离输电采用的电压有110kV、220kV和330kV，有的线路已经采用550kV的超高压输电，部分线路已开始采用1000kV以上的特高压输电。我国于1
11、972年应用了330千伏输电,1981年又建成500千伏输电线路。截至1987年,已建成超高压输电线路5000多公里,并逐步形成以500千伏输电为骨干的超高压电力系统。中国第一条500千伏直流输电线路葛上线也于1989年投入运行。2009年1月6日，我国第一条1000千伏特高压交流输变电工程晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程顺利通过试运行。2013年9月25日，世界首条1000千伏同塔双回特高压交流工程皖电东送正式投运，至此，国家电网已建成2项1000千伏交流工程和2项800千伏直流工程。2016年1月11日，准东皖南(新疆昌吉安徽宣城)1100千伏特高压直流输电工程开工建设。这是目前世界上
12、电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压直流输电工程。物理（通用类）一般大型发电机组输出的电压等级分别为10.5kV、13.8kV、15.75kV、18.0kV。这样的电压不符合远距离输电的要求，所以要用变压器升压。发电厂发电机发出的电，经过升压站升高电压，由高压输电线向外输送，到达用户一方时，先在一次高压变电所降到110kV，再由二次高压变电所降到10kV，其中一部分送到需要高电压的工厂，另一部分送到低压变电所降到220V或380V送给一般用户。物理（通用类）常见的变压器如下图所示：物理（通用类）小小 结结 1自感 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做
13、自感现象。在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。自感电动势的大小跟电流变化的快慢和线圈的自感系数有关。线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关。2荧光灯的工作原理 荧光灯主要是依靠镇流器的自感作用来工作的。3互感 由于一个电路中电流的变化，在另一个电路中产生感应电动势的电磁感应现象称为互感。4变压器的工作原理 变压器是利用互感原理工作的电磁装置。物理（通用类）练习练习（教材（教材P148P148练习练习5-65-6）1在自感现象中，自感电动势的大小跟哪些因素有关？答案：答案：跟电流变化的快慢和自感系数的大小有关。2简述荧光灯的工作原理。答案：答案：当开关闭合后，电压加在启辉器的
14、两极之间，使氖气产生辉光放电，辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接触而使电路接通，于是镇流器的线圈中有电流通过。此时，启辉器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，电路断开。在电路断开的瞬间，镇流器的两端由于自感现象产生一个瞬时高电压，这个电压和电源电压都加在灯管的两端，使灯管中的水银蒸气开始导电发光。在荧光灯正常发光时，与灯管串联的镇流器就起着降压限流的作用，保证荧光灯的正常工作。物理（通用类）3简述变压器的工作原理。答案：答案：把变压器的原线圈接在交流电源上，在原线圈中就有交变电流流过。交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量经过闭合磁路同时穿过原线圈和副线圈。在原、副线圈中都要产生感应电动势。由于穿过这两个线圈的交变磁通量相同，因此理想变压器原、副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比。物理（通用类）作作 业业练习册P8889练习56
