高中物理人教大纲版第二册：16.6 日光灯原理（备课资料）.docVIP

●备课资料 一、如何提高日光灯的使用效率 （1）日光灯的工作原理 日光灯上装置镇流器是利用自感现象的一个例子，如下图是日光灯的电路图.接通电源后,电源电压通过镇流器线圈和日光灯的灯丝加到起辉器的两极之间,使起辉器中氖气产生辉光放电,所产生的热量使U形触片膨胀伸长与静触片接触形成闭合电路,日光灯的灯丝由于电流通过而发热释放大量电子.同时,由于电路接通后起辉器中的氖气停止放电,动触片冷却收缩后与静触片分离,把电路断开.在电路突然断开时,镇流器中线圈两端产生比电源电压高得多的瞬时高压(可达500 V左右),这个电压与电源电压一起加在灯管两端,形成强电场使灯管内的水银蒸气电离而产生辉光放电,日光灯成为电流的通路开始发光.这里镇流器起“点亮”日光灯的作用.在日光灯发光后,因镇流器有一定的电阻和自感,它与灯管串接而起降低加到灯管上电压和限流作用,从而保证日光灯在一个较低的电压下正常工作. （2）提高日光灯的使用效率 ①采用新颖四端子镇流器 接线图如右图所示,图中镇流器有两套线圈,1、2为主线圈,3、4为副线圈.主线圈的作用与普通镇流器一样,起启辉与限流作用;副线圈则帮助起辉,因此这种新颖镇流器的应用,使日光灯的起动性能改善,限流性能好,当电源电压波动时,其工作电流变化较小. ②日光灯最佳接线 日光灯装接时,由于接线方式不同,起动性能也不同,根据电源极性和起动器极性,共有四种接法,如图所示. 实验证明,这四种接法都能使日光灯发光,但起动性能不一样,其中图(d)的接法最佳,镇流器接在相线(火线)上,并与起动器的双金属片动触片相连,当合上开关K时,可以获得较高的脉冲电压,使日光灯管顺利起辉. 相比之下,图(a)接法的起动性能最差. ③采用双管照明 日光灯在单管照明时,会对运动物体或旋转体产生幻影.为改善起见,可设双管照明,而且需分相供电,例如一管用A相电,另一管用B相或C相供电. 二、日光灯在低温、低压下起动的解决办法 冬天，室内温度低于18 ℃，日光灯不容易起动，现向大家介绍一种较为简便、可行的办法，以解决日光灯在气温较低、电源电压低于额定电压时的起动办法. 如图1所示，在日光灯线路中增加一个电容器，在电容器两端并联一个开关K2. 如图2所示，在日光灯线路中串接一只二极管2CP4.当电路中开关K闭合时，交流电通过开关、镇流器、灯丝、二极管和起辉器形成回路.由于二极管的整流作用，从而将线路中的交流电流转变成直流电流，因镇流器是一电感元件，故直流电流可顺利通过它给灯丝加热.当起辉器断开电路时，由于镇流器流过的是直流电流，因此可产生较高的自感电动势，使灯管加速点燃达到正常工作.此时二极管不再工作，维持原线路的正常工作状态. 图1 图2 本办法极为简单，气温较低和供电电压偏低的地区不妨一试. 三、日光灯原理演示器 日光灯是怎样发光的呢？对这个问题学生很感兴趣. 作为自感现象的应用，如果老师能联系实际，讲讲日光灯的镇流器，定会激发学生对物理知识的渴求，变被动接受为主动钻研. 图3 为此，我设计并制作了“日光灯原理演示器”. 1.制作 （1）如图3，在竖直平板上先按实物的大小定位，拟好电路图，日光灯规格以不超过20 W为宜. （2）将各元件接入电路，并固定稳妥，导线的转弯或交接处用塑料卡子卡规整.（点评：展示在学生面前的教具应该具有示范性，自制教具也不例外） 电键S1、S2、S3、S4均采用扳动式的，安装时注意使之向上扳接通电路，向下扳断开电路.这样，从电键的状态就可以看出电路的通断情况，连结起动器的导线要足够长，保证起动器能放到投影仪上，以便学生观察起动过程，且要选择动、静触片之间的距离较大的起动器，使动、静触片接触和分离的过程清晰.（点评：严谨的教态，体现在每一个教学细节上） 2.演示 演示前先把一只旧镇流器拆开，让学生看到它就是一只绕在铁芯上的线圈.（点评：增加学生的感性认识，缩短理论与实际间的距离） （1）演示镇流器的自感在日光灯起动过程中的作用 ①将电键S1、S3闭合，S2、S4断开，用纸把S2、S4所在支路遮住，拆去起动器外壳，将其置于投影仪上，调节好焦距，使动、静触片成像清晰，并提示学生观察： a.起动器中动、静触片的动作过程： 不接触接触分离； b.灯管点燃过程：两端灯丝处有微光→突然跳亮. 然后接通电源，并反复演示起动过程，让学生感受.（点评：观察能力是学生必须具备的一项重要能力，它需要老师的潜移默化与适时点拨） ②设问：若没有起动器，日光灯能不能点亮呢？（点评：培养学生的求异思维） 揭去遮在S2支路上的纸，将S2闭合，发现日光灯立即熄灭. 抓住这一现象引导学生分析：由于起动器的动、静触片已经分开，故起动器支路的电阻无穷大，灯管中的稀薄