☀物理|现场组装并徒手点亮日光灯，我的门生爽翻了！

12月7日，微主复习《互感与自感》一课，补充了被教材删掉的“日光灯”部分。日光灯作为主要照明用具，使用极为普及，如果在学习自感现象的时候不研究一下，实属憾事。

在微主长期坚守的教育教学理念中，“不以教材为世界，应以世界为教材”是其中之一。

在复习过“线圈在电路中的三种表现”之后，微主介绍了日光灯的基本原理，并现场组装了一台日光灯。由于没有找到合适的支架，就用一个凳子来支撑日光灯管吧。

微主首先使用启辉器点亮日光灯，引导学生观察启辉器、日光灯管两端和日光灯管中部点亮的先后顺序，并分析了内部的物理原理以后，撤下启辉器，用两根线头徒手点亮日光灯，引发众生一片惊呼。

随后，大家争先恐后，轮番登台，亲自体验徒手点亮日光灯的那种刺激，享受那种只有理科生才能拥有的这份快乐。

实况回放

日光灯的工作原理

日光灯属于气体导电，气体导电具有负电阻特性，开始点燃时需要一个上千伏特的高电压，而在正常发光时灯管需要40~60伏特的低电压。

为了实现日光灯管的上述电压要求，需要上图所示的电路。在上图所示的电路中，当开关闭合后，电源把电压加在启辉器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U型动触片膨胀伸长，跟静触片接通，于是镇流器线圈和灯管中的灯丝就有电流通过。电路接通后，启辉器中的氖气停止放电（启辉器分压少、辉光放电无法进行，不工作），U型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。

在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，方向与原来的电压方向相同，两个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管两端，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光。

日光灯开始发光时，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中就会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化的，这时镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常工作。

日光灯正常发光后。由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器起降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内。由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了。

日光灯管发光原理

日光灯管的内部结构图如下图所示，内部是被抽成真空后，再充入少量的汞蒸气，管内壁涂一层荧光粉，两端装有预热的电极钨丝，钨丝外表涂有钡和锶等能因受热发射电子的氧化物。

当钨丝通电温度达到950℃时（通电后灯管两端发亮），其表面所涂氧化物发射自由电子，启辉器断开瞬间两端电极间有较高电压（镇流器自感电压加电源电压），管内惰性气体电离在两极间形成电弧（整个灯管点亮，这时叫启辉），启辉后灯管内温度增高，水银受热气化，水银蒸汽同时电离导电，使电弧得以维持，产生紫外线，紫外线激发管内壁荧光物质发出可见光。

日光灯组件展示

日光灯管

启辉器的外观

启辉器的内部构造

镇流器的外观

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