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日光燈的原理

你家裡使用日光燈嗎?你知道為什麼閉合開關後過幾秒鐘燈管才發光嗎?日光燈的起動正是利用了線圈的自感現象。


日光燈主要由燈管、鎮流器和啟動器組成。燈管的兩端各有一個燈絲,管中充有稀簿的氬和微量水銀蒸氣,管壁上塗著螢光粉。燈管的工作原理和白熾燈不同,兩個燈絲之間的氣體在導電時主要發出紫外線,螢光粉受到紫外線的照射才發出可見光。螢光粉的種類不同,發光的顏色也不一樣。


氣體的導電有一個特點:只有當燈管兩端的電壓達到一定值時氣體才能導電;而要在燈管中維持一定大小的電流,所需的電壓卻低得多。因此,如果把220V的電壓加在燈管的兩端並不能把它點燃。有了鎮流器和啟動器就能解決這個問題。


鎮流器是繞在鐵芯上的線圈,自感係數很大;啟動器由封在玻璃泡中的靜觸片和U形動觸片組成,玻璃泡中充有氖氣。兩個觸片間加上一定的電壓時,氖氣導電,發光、發熱。動觸片是用粘合在一起的雙層金屬片製成的,受熱後兩層金屬膨脹不同,動觸片稍稍伸開一些,和靜觸片接觸(圖3丙),


啟動器不再發光,這時雙金屬片冷卻,動觸片形狀復原,兩個觸點重新分開。


閉合開關後電壓通過日光燈的燈絲加在啟動器的兩端,啟動器如上所述發熱-觸點接觸-冷卻-觸點斷開。在觸點斷開的瞬間,鎮流器L中的電流急劇減小,產生很高的感應電動勢。感應電動勢和電源電壓疊加起來加在燈管兩端的燈絲上,把燈管點燃。實際使用的啟動器中常有一個電容器並聯在氖泡的兩端,它能使兩個觸片在分離時不產生火花,以免燒壞觸點,同時還能減輕對附近無線電設備的干擾。沒有電容器時啟動器也能工作。


家裡照明用的電源是交流,它的大小和方向都在不停地變化。鎮流器L中的自感電動勢阻礙電流的變化,使得流過燈管的電流不致過大。自感的這個作用在「交變電流」那章還會講到。


讀完這段,請你思考以下幾個問題。


(1)如果電容器兩端的電壓過高,電容器的絕緣層就會破壞,變成導體,把兩極連在一起。這種故障叫做電容器的擊穿。這是日光燈啟動器的一種常見故障。為什麼常常出現這種故障?


(2)為什麼電容器擊穿後日光燈不能點燃?說出這種情況下可以採取的應急措施。


(3)啟動器是安裝在插座上的。如果啟動器丟失,有什麼辦法用一小段帶絕緣外皮的導線起動日光燈嗎?
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