第三节 荧光灯（课件）-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版化工农医类）

第三节 荧光灯 主题八 电学知识及其应用 物理（化工农医类） 主要内容 荧光灯 荧光灯安装与故障排查 1 2 3 紫外线灯和黑光灯 本节我们要学习的主要内容。 应用广泛的荧光灯 荧光灯是我们生活中最普遍的照明工具，那么一套日光灯具由哪些元件组成，它又是怎样工作的呢? 这节课，我们一起探讨这些问题。 情境引入 01 荧光灯 一、荧光灯 一、荧光灯 日光灯由灯管、镇流器、启辉器以及电容器等部件组成。　　 各部分作用： 1、灯管　　日光灯管是一根玻璃管，内壁涂有一层荧光粉（钨酸镁、钨酸钙、硅酸锌等），不同的荧光粉可发出不同颜色的光。灯管内充有稀薄的惰性气体（如氩气）和水银蒸汽，灯管两端有由钨制成的灯丝，灯丝涂有受热后易于发射电子的氧化物。当灯丝有电流通过时，使灯管内灯丝发射电子，还可使管内温度升高，水银蒸发。这时，若在灯管的两端加上足够的电压，就会使管内氩气电离，从而使灯管由氩气放电过渡到水银蒸气放电。放电时发出不可见的紫外光线照射在管壁内的荧光粉上面，使灯管发出各种颜色的可见光线。　　 2、镇流器　　 镇流器是与日光灯管相串联的一个元件，实际上是绕在硅钢片铁心上的电感线圈，其感抗值很大。 镇流器的作用是：①限制灯管的电流；②产生足够的自感电动势，使灯管容易放电起燃。镇流器一般有两个出头，但有些镇流器为了在电压不足时容易起燃，就多绕了一个线圈，因此也有四个出头的镇流器。 一、荧光灯 3、启辉器　　 启辉器是一个小型的辉光管，在小玻璃管内充有氖气，并装有两个电极。其中一个电极是用线膨胀系数不同的两种金属组成（通常称双金属片），冷态时两电极分离，受热时双金属片会因受热而变弯曲，使两电极自动闭合。　　 4、电容器　　 日光灯电路由于镇流器的电感量大，功率因数很低，在0.5-0.6左右。为了改善线路的功率因数，故要求用户在电源处并联一个适当大小的电容器。 一、荧光灯 一、荧光灯的电路图及电路的组成 电路的组成 1、灯管2、启辉器3、镇流器4、开关 二、荧光灯电路结构 如图所示，荧光灯管两端装有灯头，灯头上固定金属插脚，对外连接交流电源，对内安装有灯丝，在交流电源作用下发射电子。管内抽真空后充入少量的水银蒸气和少量的惰性气体（氩气），惰性气体的作用是减少阴极的蒸发和帮助灯管起动。当水银蒸汽导电时，就发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的光。由于激发水银蒸汽导电所需的电压比220 V的电源电压高得多，因此荧光灯在开始点亮之前需要一个高出电源电压很多的瞬时电压。在荧光灯正常发光时，灯管的电阻很小，只允许通过不大的电流，这时又要使得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。 荧光灯管 一、荧光灯 理想气体模型 三、荧光灯启动过程 合上开关，观察荧光灯灯管是如何启动工作的？ 合上开关，可以发现荧光灯管 （填立刻或不立刻）发光，启辉器先启动放电产生热量，U形动触片受热弯曲与静触片 ，电路 ，启辉器 （填停止或继续）放热，温度下降，U形动触片与静触片接触 ，电路中电流突然 ，镇流器的自感线圈由于 现象产生自感高压，加在荧光灯管两端，启动荧光灯管开始工作。 不立刻 接触 导通 停止 松开 减小 电磁感应 一、荧光灯 气体状态方程 四、荧光灯工作过程 当开关闭合后，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。 由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，启辉器辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。 在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。 一、荧光灯 观察与体验 五、荧光灯工作过程 荧光灯正常发光后，由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化（感抗），这时镇流器起分压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内。由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了。 由于镇流器在荧光灯工作时，始终有电流通过，