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单相交流电路——测量RLC三种电器元件中的任意两种的电压电流间的关系，日光灯电路的装接
一、实训目的
1．了解日光灯电路的工作原理。
2．加深理解感性负载电路中的电压和电流的关系。
3．学会日光灯电路的装接。
二、实训原理
1．日光灯的构造
日光灯电路由灯管、镇流器、启辉器以及电容器等部件组成(见图1)，各部件的结构和工作原理如下。
(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)和水银蒸气，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芯上的电感线圈，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。
(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。
2．日光灯的启辉过程
当接通电源时，由于日光灯没有点亮，电源电压全部加在启辉光管的两个电极之间，启辉器内的氩气发生电离。电离的高温使到“U”形电极受热趋于伸直，两电极接触，使电流从电源一端流向镇流器→灯丝→启辉器→灯丝→电源的另一端，形成通路并加热灯丝。灯丝因有电流(称为启辉电流或预热电流)通过而发热，使氧化物发射电子。同时，启辉光管两个电极接通时，电极间电压为零，启辉器中的电离现象立即停止，例“U”形金属片因温度下降而复原，两电极离开。在离开的一瞬间，使镇流器流过的电流发生突然变化(突降至零)，由于镇流器铁芯线圈的高感作用，产生足够高的自感电动势作用于灯管两端。这个感应电压连同电源电压一起加在灯管的两端，使灯管内的惰性气体电离而产生弧光放电。随着管内温度的逐渐升高，水银蒸气游离，碰撞惰性气体分子放电，当水银蒸气弧光放电时，就会辐射出不可见的紫外线，紫外线激发灯管内壁的荧光粉后发出可见光。
正常工作时，灯管两端的电压较低(40瓦灯管的两端电压约为110伏，20瓦的灯管约为60伏)，此电压不足以使启辉器再次产生辉光放电。因此，启辉器仅在启辉过程中起作用，一旦启辉完成，便处于断开状态。
三、实训设备
(1)日光灯训练板一块。
(2)电容器箱一个。
(3)交流电流表一只。
(4)万用表一块。
(5)单相功率表一只。
(6)电流插头一套。
(7)开关一个。
(8)导线若干。
用国产半导体热敏电阻在遥控电路中作稳定高低频振荡振幅时，其材料常数为4000K、热导为0.25mW/℃、标称电阻R25=40kΩ，试求热平衡状态下的电压极大值Um和相应的电流Im？
A.中、低频
B.高、中频
C.高、低频
D.高频
图(a)所示对称三相电路，电源频率为50Hz，Z=6+j8Ω。在负载端接入三相电容器组后，使功率因数提高到0.9。试求每相电容器的电容值。
电容器上的电压升高过程是电容器中电场建立的过程, 在此过程中, 它从()吸取能量。
A.电容
B.高次谐波
C.电源
D.电感
在R、L、C含源串联电路中，电动势为E的电源对电容器C充电，已知E=20V，C=0.2μF(微法)，L=0.1H(享)，R=1000Ω，试求合上开关K后的电流i(t)及电压uC(t)．
阅读材料，根据要求完成教学设计任务。
材料：某高中物理教材“电磁振荡”一节有如下演示实验。
把线圈、电容器、电流表、电源和单刀双掷开关照图14．2—1连成电路。
先把开关置于电源一边。为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一边，使电容器通过线圈放电。观察电流表指针的变化。
任务：（1）说明教材所述“稍后再把开关置于线圈一边，使电容器通过线圈放电。观察电流表指针的变化”的实验设计意图。
（2）基于该实验，设计一个包含师生交流的教学方案。
