日光燈的組成及工作原理

1、第三講上課時(shí)間：2014年9月11日 星期三課 時(shí)：兩課時(shí)總課時(shí)數(shù)：兩課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1.掌握日光燈的結(jié)構(gòu)連接圖 2.理解日光燈的工作原理教學(xué)重點(diǎn)：日光燈的結(jié)構(gòu)連接圖教學(xué)難點(diǎn)：日光燈的工作原理教 具：電子白板教學(xué)過程：一、 組織教學(xué)檢查學(xué)生人數(shù)，填寫教室日志，組織學(xué)生上課秩序。二、 復(fù)習(xí)導(dǎo)入1. 用電保護(hù)的方式2. 幾種常見情況的保護(hù)方式變壓器的中性點(diǎn)接地是（工作接地 ）。用電設(shè)備金屬外殼接地是（保護(hù)接地 ）。避雷針和避雷線是（保護(hù)接地 ）。三、 講授新課： （一） 日光燈的組成日光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器組成1.日光燈管的兩端各有一個(gè)燈絲，燈管內(nèi)充有微量的氬氣和稀薄的汞蒸氣，燈管內(nèi)壁上涂有

2、熒光粉。兩個(gè)燈絲之間的氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)出紫外線，使涂在管壁上的熒光粉發(fā)出可見光。2.鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器是一個(gè)帶鐵芯的線圈，自感系數(shù)很大。3. 啟輝器（即啟動(dòng)器）啟輝器主要是一個(gè)充有氖氣的玻璃泡，里面裝有兩個(gè)電極，一個(gè)是靜觸片，一個(gè)是由兩個(gè)膨脹系數(shù)不同的金屬制成的U型動(dòng)觸片（雙金屬片當(dāng)溫度升高時(shí)，因兩個(gè)金屬片的膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致其向膨脹系數(shù)低的一側(cè)彎曲）。啟輝器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理是什么?0分 日光燈啟輝器結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，就是把一個(gè)雙金屬片電極和一個(gè)固定電極封裝在一個(gè)氖氣泡里，剛接通日光燈電源開關(guān)時(shí)，因?yàn)槿展鉄艄苓€沒有點(diǎn)燃，所以通過鎮(zhèn)流器的電流很小，鎮(zhèn)流器的壓降也很小，近220V的交流電壓使啟輝器氖氣泡產(chǎn)生輝

3、光放電，雙金屬片電極受熱變形與固定電極接通，使鎮(zhèn)流器、日光燈管燈絲、啟輝器串聯(lián)通電，完成對(duì)日光燈管燈絲的預(yù)熱；同時(shí)，由于氖氣泡內(nèi)兩電極接通，使啟輝器氖氣泡輝光放電結(jié)束，雙金屬片電極冷卻變形與固定電極分離，使通過鎮(zhèn)流器的電流突然中斷。鎮(zhèn)流器是電感元件，必然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自感電壓阻止電流突變，這個(gè)電壓與電源電壓串聯(lián)加在日光燈管兩端，使燈管內(nèi)形成氣體放電通路，日光燈管進(jìn)入正常工作狀態(tài)。燈管正常工作后，通過鎮(zhèn)流器的電流增大，鎮(zhèn)流器的壓降也增大，加在啟輝器氖氣泡兩電極之間的電壓降低到小于氖氣泡產(chǎn)生輝光放電所需要的電壓，啟輝器的一次工作完成。若燈管沒有被啟動(dòng)成功，則以上過程會(huì)重復(fù)進(jìn)行，直到燈管被成功啟動(dòng)。啟輝

4、器氖氣泡兩電極之間并聯(lián)有一個(gè)幾千pF的紙介電容器，是為減少對(duì)其它設(shè)備的高頻干擾用的，該電容器比較容易被擊穿，損壞后現(xiàn)象是燈管兩頭亮、中間不亮，時(shí)間長(zhǎng)了容易造成燈管老化或使鎮(zhèn)流器過熱燒毀，將該電容器去掉即可恢復(fù)正常。 啟輝器結(jié)構(gòu)圖 日光燈的結(jié)構(gòu)連接圖（二） 日光燈的工作原理1. 日光燈的點(diǎn)燃過程（1）當(dāng)開關(guān)閉合后，電源把電壓加在啟輝器的兩極之間，使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使U型動(dòng)觸片膨脹伸長(zhǎng)，跟靜觸片接通，于是鎮(zhèn)流器線圈和燈管中的燈絲就有電流通過。（2）電路接通后，啟輝器中的氖氣停止放電（啟輝器分壓少、輝光放電無(wú)法進(jìn)行，不工作），U型片冷卻收縮，兩個(gè)觸片分離，電路自動(dòng)斷開。（3）在電路

5、突然斷開的瞬間，由于鎮(zhèn)流器電流急劇減小，會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，方向與原來(lái)的電壓方向相同，兩個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)與電源電壓加在一起，形成一個(gè)瞬時(shí)高壓，加在燈管兩端，使燈管中的氣體開始放電，于是日光燈成為電流的通路開始發(fā)光。2.日光燈的正常發(fā)光日光燈開始發(fā)光后，由于交變電流通過鎮(zhèn)流器的線圈，線圈中就會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，它總是阻礙電流變化的，這時(shí)鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用，保證日光燈正常工作。日光燈正常發(fā)光后。由于交流電不斷通過鎮(zhèn)流器的線圈，線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙線圈中的電流變化，這時(shí)鎮(zhèn)流器起降壓限流的作用，使電流穩(wěn)定在燈管的額定電流范圍內(nèi)，燈管兩端電壓也穩(wěn)定在額定工作電壓范圍內(nèi)。由于這個(gè)電壓低

6、于啟輝器的電離電壓，所以并聯(lián)在兩端的啟輝器也就不再起作用了。 通電后有電流,電流會(huì)產(chǎn)生熱,而使啟動(dòng)器里的兩塊觸片由于熱脹冷縮而突然通路,根據(jù)電流自感現(xiàn)象電流的瞬時(shí)改變鎮(zhèn)流器會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)高壓,在高壓下使燈管內(nèi)的氣體也導(dǎo)通了,由于那些氣體通電會(huì)發(fā)光,所以就可以亮了.鎮(zhèn)流器在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，在正常工作時(shí)起降壓限流作用；啟輝器起自動(dòng)開關(guān)的作用；啟輝器中電容器的作用是避免產(chǎn)生電火花（三）日光燈發(fā)光原理燈管內(nèi)部情況：燈管內(nèi)含有水銀蒸汽和少量的惰性氣體（氬氣），管壁上涂有熒光粉燈管通電后為什么會(huì)發(fā)光：當(dāng)電子受到激發(fā)的時(shí)候原子就會(huì)釋放出可見光子。如果你已經(jīng)知道原子是如何工作的話，那你也就知道電子是圍著原子核

7、走來(lái)走去的負(fù)極電荷粒子。原子的電子有著不同等級(jí)的能量，主要取決幾個(gè)因素，包括它們的速度和離原子核的距離。電子不同的能量等級(jí)占有不同的軌函數(shù)和軌道。通常來(lái)說，有著大能量的電子就會(huì)離原子核更遠(yuǎn)。 當(dāng)原子得到或失去能量的時(shí)候，電子就會(huì)從低軌道和高軌道之間移動(dòng)。當(dāng)有某些東西將能量傳到原子的時(shí)候-以熱量為例子-電子可以暫時(shí)被推進(jìn)到一個(gè)更高的軌道（遠(yuǎn)離原子核）。電子只是在這一軌道位置停留極短時(shí)間：幾乎馬上就被退回到原子核，到達(dá)它的原始軌道上。這時(shí)電子就以光子的形式放出額外的能量。發(fā)光的波長(zhǎng)取決于有多少能量被釋放出來(lái)，這也就取決于電子所在的軌道位置。因此，不同類的原子就會(huì)釋放出不同類的可見光子。換句話說就是

8、光的顏色是由受激發(fā)的原子種類決定。這幾乎是在所有光源的最基本工作機(jī)制。這些光源的主要不同是在于激發(fā)原子的過程。在白熾燈光源里，原子是由通過加熱來(lái)激發(fā)；而在燈管里，原子是通過化學(xué)反應(yīng)來(lái)激發(fā)。熒光燈的中心元件就是它的一個(gè)密封的玻璃管。這個(gè)管含有少量水銀和惰性氣體，通常是氬惰性氣體元素，這種惰性氣體要保持非常低壓。管也含有熒光粉，在玻璃管內(nèi)單獨(dú)涂上一層熒光粉。玻璃管兩端各有一個(gè)電極，是連接到電流用的。當(dāng)燈管內(nèi)的惰性氣體在高壓下電離后，形成氣體導(dǎo)電電流，運(yùn)動(dòng)的氣體離子在與汞原子碰撞作用之間不斷地給了汞原子能量，使得汞原子的核外電子總能從低軌道躍遷到高軌道，之后汞原子的核外電子由于具有較高的能量會(huì)自發(fā)地

9、再?gòu)母哕壍老虻蛙壍溃ɑ蚧鶓B(tài)）躍遷，以光子的形式向外釋放能量，同時(shí)由于汞原子的原子特征普線大部分集中在紫外區(qū)域，可知，汞原子釋放出來(lái)的光子大部分在紫外區(qū)域，這些高能量的光子（紫外線）在和熒光粉的撞擊之間產(chǎn)生了白光。日光燈小常識(shí)日光燈管的紫外線會(huì)不會(huì)對(duì)人體有害？因?yàn)槿展鉄艄苤凶贤饩€的能量還不足以穿透玻璃到達(dá)燈管的外面，所以日光燈的紫外線是不會(huì)對(duì)人體造成傷害的。四、 課堂小結(jié) 1. 日光燈的啟動(dòng)器在日光燈正常工作時(shí)，取下后會(huì)影響燈管發(fā)光嗎？ 2.如果啟動(dòng)器壞了或丟失了，作為應(yīng)急措施可以如何解決困難使日光燈發(fā)光呢？ 3.日光燈的啟動(dòng)器中有一個(gè)電容，你知道它的作用是什么嗎？這個(gè)東西經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障，被擊穿，你能解釋原因嗎？ 4.啟動(dòng)器如果被擊穿了，能否正常工作呢？ 解答：1.燈管正常發(fā)光。2.沒有啟動(dòng)器的情況下，可以拿一根電線,接觸啟動(dòng)器座的兩個(gè)銅片,等燈亮以后,把電線移走就行了。3. 啟輝器中電容器的作用是為減少對(duì)其它設(shè)備的高頻干擾用的，避免產(chǎn)生電火花。（它能使兩個(gè)觸片在分離時(shí)不產(chǎn)生火花，以免燒壞觸點(diǎn)，同時(shí)還能減輕對(duì)附近無(wú)線電設(shè)備的干擾。）在觸點(diǎn)斷開的瞬間，鎮(zhèn)流器L中的電流急劇減小，產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電源電壓疊加起來(lái)加在燈管兩端