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“日光灯原理”实验

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“日光灯原理”实验

湖北省宜都市第一中学 邓旭光

教学内容

高中《物理》第二册(必修加选修)第十六章第六节“日光灯原理”。

实验设计

日光灯是学生非常熟悉的照明灯具,作为应用自感现象的一个实例,新教材将日光灯列为单独的一节内容,为在物理教学中体现素质教育提供了一个极好的素材。本人在这节内容的教学中,除了对自感现象、电路原理等理论知识的必要分析和讲解外,重点加强了师生互动、共同实验,使学生沿着整流器、启动器、电路故障及排除三条线索进行探究,开展创新学习,收到良好的效果。现将--和主要做法介绍如下:

实验准备

1.自制日光灯原理示教板一块。示教板由20w日光灯管、镇流器、启动器五个电键、导线及电源插头组成,元件均按电路图走明线,安装在大小适当的木板上。

2.多用电表一块,带鳄鱼夹的导线二根。

3.学生每二人准备一个废弃的启动器,去除玻璃外壳(为避免划伤手,由教师课前组织同学处理),火柴一盒。

教学过程

1.教师演示

将示教板接上220v交流电源,每次实验前电键全部断开。

①镇流器在点亮灯管时产生瞬时高压。闭合k1、k2,灯不亮;闭合k1、k4,灯管亮,说明镇流器在点亮灯管瞬间发挥作用,经进一步分析说明产生了很高的自感电动势──瞬时高压,使灯管导通。

②镇流器在点亮灯管后降压限流。灯亮后先请学生代表上台用多用表的交流电压250v档测灯管两端电压,将读数报告给同学们(实测电压值为100v左右)。然后闭合k3,断开k4,而灯管发光情况几乎不变,同学们通过对比,得出镇流器在灯管点亮后相当于一个分压电阻。

③启动器的作用。第一步,闭合k1、k3,启动器和灯泡交替闪烁发光(此时灯泡比实验②亮得多),并伴随动触片复位时发出的轻微响声;第二步,闭合k1、k4,灯管随着启动器一次而点亮;第三步,先闭合k1、k4、k5,启动器被短接,灯管两端发红,但未被点亮,再断开k5,灯管立即被点亮;第四步,灯管点亮后拆下启动器,灯管仍正常发光。学生对比,讨论得出启动器相当一个自动开关,且只在点亮灯管时发挥作用。

2.学生在老师指导下实验探究

①研究启动器工作原理:2人一组观察结构,用点燃火柴烤双金属片,观察动触片在受热时形变,使之与定片接触,冷却后恢复原状与定片分离。

②启动器电容器击穿后的现象,故障的排除。先请学生代表上台,用带鳄鱼夹的导线使电容器两极短接(模拟电容击穿),灯管不亮(为什么)。拆除导线,灯管正常发光,接着将一个电容已经被击穿的启动器接入电路,设置故障。

③启动器丢失时的应急处理方法:请几名学生代表上台尝试,并强调注意绝缘。

④创新研究:灯管一端灯丝烧断后,该灯管还能使用吗?让学生带着这个问题阅读教材,从灯管发光机理上进行分析、猜想、再验证:在正常发光的灯管一端用带鳄鱼夹的导线使两端管脚短接(相当于灯丝烧断后在管外直接接通),灯管仍能启动发光。

课外延伸

1.画出日光灯电路图,并简要说明启动器和镇流器的作用。

2.在以下题目中自选一个,写一篇科技短文(字数不限):①分析日光灯点亮前后电路中电流和电压的变化。②镇流器是如何承担产生高压和降压限流双重任务的?③电阻为什么不能替代镇流器的作用?④启动器里并联的电容器有什么作用?为什么它容易击穿?击穿后灯管能否点亮?⑤利用启动器这一元件,你还有哪些奇思妙想?

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