【物理原理】一圖看懂日光燈工作原理

2021-02-24 環球物理

日光燈在我們的生活中有很廣泛的應用，它的工作原理用到了高中物理知識。（在本文的最後，我們用一張圖示概括出日光燈的整個工作過程。）讓我們從日光燈的電路結構說起。

1、起動器（啟輝器）


主要是一個充有氖氣的小氖泡，裡面裝有兩個電極，一個是靜觸片，一個是由兩個膨脹係數不同的金屬製成的U型動觸片。

當溫度升高時，因兩層金屬片的膨脹係數不同，且內層膨脹係數比外層膨脹係數大，所以動觸片在受熱後會向外伸展。

2、鎮流器

是一個帶鐵芯的線圈，自感係數很大。

3、日光燈管

是一根玻璃管，內壁塗有一層螢光粉（鎢酸鎂、鎢酸鈣、矽酸鋅等）。燈管內充有稀薄的惰性氣體（一般為氬氣）和水銀蒸汽，燈管兩端有由鎢製成的燈絲，燈絲塗有受熱後易於發射電子的氧化物。

4、起動過程

在圖示的電路中，當開關接通的時候，電源電壓通過鎮流器和燈管燈絲加到起動器的兩極。這個電壓會使起動器的惰性氣體氖電離，產生輝光放電。

輝光產生的熱量使U型動觸片膨脹伸長，跟靜觸片接通。

這時，由於起動器兩極閉合了，動靜觸片電阻很小，所以啟動器兩極間電壓變小了，氖氣不能再被電離，輝光放電消失。

管內溫度降低;此時，雙金屬片自動復位，兩極斷開。

在兩極斷開的瞬間，電源提供的電流突然消失，鎮流器就會產生很大的自感電動勢，方向與原來的電壓方向相同，這個自感電動勢與電源電壓加在一起，形成一個瞬時高壓，加在日光燈管兩端，使燈管中的惰性氣體（氬蒸汽）被電離。

氬氣電離生熱，熱量使水銀產生蒸氣，隨之水銀蒸氣也被電離，並發出強烈的紫外線（汞原子的原子特徵譜線大部分集中在紫外區）。在紫外線的激發下，管壁內的螢光粉發出近乎白色的可見光。

5、正常發光過程

日光燈被點亮後，由於交變電流通過鎮流器的線圈，線圈中就會產生自感電動勢，它總是阻礙電流變化的，這時鎮流器起著降壓限流的作用，能夠分擔一部分交流電壓，因此能保證日光燈正常工作。

由於這個正常工作電壓也低於啟動器的電離電壓（交流220V），所以並聯在兩端的起動器也就不再起作用了。

6、日光燈管的紫外線會不會對人體有害呢？

　　

答案是不會的，因為這種紫外線的能量還不足以穿透玻璃到達燈管的外面，所以日光燈的紫外線是不會對人體造成傷害的。

小結：

來源：奇趣物理

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