电子打火的道理

薛海凤

生活中，一些开关为什么放在绝缘性能良好的油里？日光灯的镇流器起了什么作用？炉灶电子打火的道理是怎样的？感应圈是如何工作的？这些都涉及自感现象。通过线圈自身的电流发生变化，引起自身的磁通量变化而导致在线圈本身产生感应电动势的现象叫自感现象。自感现象是种特殊的电磁感应现象，与我们的生活息息相关，在现代生产中有广泛的应用。

日光灯中的镇流器就是利用自感现象制成的。日光灯启动时需要很大的起辉电压，而镇流器是一个带有铁芯的自感线圈，自感系数很大。当开关闭合后，电源把电压加在启动器（又叫启辉器）两端，使氖气放电发出辉光。辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长跟静触片接触而把电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中有电流通过。

电流接通后，U形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。断开瞬间，在镇流器两端产生很高的自感电动势，方向与原来电压的方向相同。这个自感电动与电源电压加在一起，形成一个瞬时高电压加在灯管两端，使灯管中的水银蒸汽开始放电，于是日光灯管开始发光。

在日光灯正常发光后，由于交变电流不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，它总是阻碍电流变化，使镇流器又起着降压限流作用，保证日光灯的正常工作。随着科技发展，现在日光灯不用启辉器启动，用电子镇流器可实现启动功能。

感应圈是工业生产和实验室中用低压直流电获得交变高压的一种装置。应用于低气压放电管、阴极射线管、光谱管等实验，用来演示空气中的火花放电现象，以及发动机点火装置、煤气灶、电子电火装置等含有高压电击器的设备方面，这些用途的核心是利用感应圈产生的高压电火花来完成点火工作的。它的主要部分是两个绕在铁芯上的绝缘导线线圈，初级线圈直接绕在铁芯上，是比较少的几匝粗导线线圈，次级线圈则由多匝细导线组成。

感应圈的初级线圈中有节奏地通过断续的直流电。电流断续器是感应圈的重要部件，它使初级线圈中的电流在1秒钟内断续许多次。电流每次断开时，次级线圈中出现某个方向的感应电动势；而在电路接通时，次级线圈又出现相反方向的感应电动势。由于电磁感应，感应圈初级线圈断续地通过直流电流时，次级线圈就感应出几千伏乃至上万伏的交变高电压。

自感现象在各种电器设备和无线电技术中有广泛应用，除了镇流器、感应圈，还有各种自感器，但有时也要防止自感现象带来的危害。通常在具有相当大的自感和通有较大电流的电路中，如大型电动机的定子绕组中，开关断开瞬间，电流强度在很短的时间内发生很大的变化，会产生很高的自感电动势，在开关处产生强大火花，发生弧光放电现象，亦称电弧。

电弧产生的高温可用来冶炼、熔化、焊接和切割熔点高的金属，温度可达2000℃以上，但也有破坏开关、引起火灾甚至危及人员安全的危险。因此把开关放在绝缘性能良好的油里，以防止发生电弧。又如，无轨电车车顶上的受电弓脱离电网瞬间，由于自感在电网和受电弓间形成较高电压，导致空气击穿产生电花会造成电网的损坏。

生活中为了防止自感现象带来的麻烦，有时也采用电阻丝的双线绕法来避免这一麻烦。

下面让我们来做小实验吧

[器材]

通电自感演示仪、断电自感演示仪、日光灯工作原理演示仪、学生电源1台、导线

1[断电自感现象]

把学生电源调为稳压4伏，用导线把电源正负极与演示器正负极连接，闭合开关，发光二极管不亮，断开开关瞬间，发现发光二极管闪亮一下再熄灭。

2[日光灯工作原理]

把日光灯工作原理演示仪接通电源開关，依次闭合启辉器开关、连接镇流器的开关，观察到启辉器闪烁一下，日光灯就亮起来了。取下启辉器，按下又松开常开无锁型按键开关，也能让日光灯亮起来。

3[通电自感现象]

把学生电源调为稳压10伏，用导线把电源正负极连接演示仪正负极，闭合开关，发现与变阻器串联的发光二极管先亮起来，与线圈串联的发光二极管后亮起来。