電子打火的道理

薛海鳳

生活中，一些開關為什么放在絕緣性能良好的油里？日光燈的鎮(zhèn)流器起了什么作用？爐灶電子打火的道理是怎樣的？感應圈是如何工作的？這些都涉及自感現(xiàn)象。通過線圈自身的電流發(fā)生變化，引起自身的磁通量變化而導致在線圈本身產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。自感現(xiàn)象是種特殊的電磁感應現(xiàn)象，與我們的生活息息相關，在現(xiàn)代生產(chǎn)中有廣泛的應用。

日光燈中的鎮(zhèn)流器就是利用自感現(xiàn)象制成的。日光燈啟動時需要很大的起輝電壓，而鎮(zhèn)流器是一個帶有鐵芯的自感線圈，自感系數(shù)很大。當開關閉合后，電源把電壓加在啟動器（又叫啟輝器）兩端，使氖氣放電發(fā)出輝光。輝光產(chǎn)生的熱量使U形動觸片膨脹伸長跟靜觸片接觸而把電路接通，于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中有電流通過。

電流接通后，U形動觸片冷卻收縮，兩個觸片分離，電路自動斷開。斷開瞬間，在鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生很高的自感電動勢，方向與原來電壓的方向相同。這個自感電動與電源電壓加在一起，形成一個瞬時高電壓加在燈管兩端，使燈管中的水銀蒸汽開始放電，于是日光燈管開始發(fā)光。

在日光燈正常發(fā)光后，由于交變電流不斷通過鎮(zhèn)流器的線圈，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，它總是阻礙電流變化，使鎮(zhèn)流器又起著降壓限流作用，保證日光燈的正常工作。隨著科技發(fā)展，現(xiàn)在日光燈不用啟輝器啟動，用電子鎮(zhèn)流器可實現(xiàn)啟動功能。

感應圈是工業(yè)生產(chǎn)和實驗室中用低壓直流電獲得交變高壓的一種裝置。應用于低氣壓放電管、陰極射線管、光譜管等實驗，用來演示空氣中的火花放電現(xiàn)象，以及發(fā)動機點火裝置、煤氣灶、電子電火裝置等含有高壓電擊器的設備方面，這些用途的核心是利用感應圈產(chǎn)生的高壓電火花來完成點火工作的。它的主要部分是兩個繞在鐵芯上的絕緣導線線圈，初級線圈直接繞在鐵芯上，是比較少的幾匝粗導線線圈，次級線圈則由多匝細導線組成。

感應圈的初級線圈中有節(jié)奏地通過斷續(xù)的直流電。電流斷續(xù)器是感應圈的重要部件，它使初級線圈中的電流在1秒鐘內(nèi)斷續(xù)許多次。電流每次斷開時，次級線圈中出現(xiàn)某個方向的感應電動勢；而在電路接通時，次級線圈又出現(xiàn)相反方向的感應電動勢。由于電磁感應，感應圈初級線圈斷續(xù)地通過直流電流時，次級線圈就感應出幾千伏乃至上萬伏的交變高電壓。

自感現(xiàn)象在各種電器設備和無線電技術中有廣泛應用，除了鎮(zhèn)流器、感應圈，還有各種自感器，但有時也要防止自感現(xiàn)象帶來的危害。通常在具有相當大的自感和通有較大電流的電路中，如大型電動機的定子繞組中，開關斷開瞬間，電流強度在很短的時間內(nèi)發(fā)生很大的變化，會產(chǎn)生很高的自感電動勢，在開關處產(chǎn)生強大火花，發(fā)生弧光放電現(xiàn)象，亦稱電弧。

電弧產(chǎn)生的高溫可用來冶煉、熔化、焊接和切割熔點高的金屬，溫度可達2000℃以上，但也有破壞開關、引起火災甚至危及人員安全的危險。因此把開關放在絕緣性能良好的油里，以防止發(fā)生電弧。又如，無軌電車車頂上的受電弓脫離電網(wǎng)瞬間，由于自感在電網(wǎng)和受電弓間形成較高電壓，導致空氣擊穿產(chǎn)生電花會造成電網(wǎng)的損壞。

生活中為了防止自感現(xiàn)象帶來的麻煩，有時也采用電阻絲的雙線繞法來避免這一麻煩。

下面讓我們來做小實驗吧

[器材]

通電自感演示儀、斷電自感演示儀、日光燈工作原理演示儀、學生電源1臺、導線

1[斷電自感現(xiàn)象]

把學生電源調(diào)為穩(wěn)壓4伏，用導線把電源正負極與演示器正負極連接，閉合開關，發(fā)光二極管不亮，斷開開關瞬間，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管閃亮一下再熄滅。

2[日光燈工作原理]

把日光燈工作原理演示儀接通電源開關，依次閉合啟輝器開關、連接鎮(zhèn)流器的開關，觀察到啟輝器閃爍一下，日光燈就亮起來了。取下啟輝器，按下又松開常開無鎖型按鍵開關，也能讓日光燈亮起來。

3[通電自感現(xiàn)象]

把學生電源調(diào)為穩(wěn)壓10伏，用導線把電源正負極連接演示儀正負極，閉合開關，發(fā)現(xiàn)與變阻器串聯(lián)的發(fā)光二極管先亮起來，與線圈串聯(lián)的發(fā)光二極管后亮起來。