常見日光燈問題釋疑

單樂君

在新課程改革后，理論與實踐聯(lián)系得越來越密切，如日光燈問題、電飯煲等。但教材對日光燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)、燈絲的工作原理等沒有具體說明。下面就討論日光燈的一些現(xiàn)實問題。

1．日光燈的啟動器是裝在專用插座上的，當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，取下啟動器，會影響燈管發(fā)光嗎？

圖（1）

日光燈中啟動器是起到開關(guān)作用。如圖（1）中日光燈電路的啟動過程中，當(dāng)啟動器導(dǎo)通時，燈管不導(dǎo)通，此時啟動器處于“開關(guān)”作用的“開”狀態(tài)。一旦燈管導(dǎo)通了，啟動器就處“關(guān)”狀態(tài)，完成啟動全過程，日光燈正常發(fā)光了，此后啟動器取下也沒有關(guān)系。

2．如果啟動器丟失，作為應(yīng)急措施，可以手拿一段裸露導(dǎo)線啟動日光燈嗎？

日光燈電路在啟動狀態(tài)時，電源電壓大部分降落在鎮(zhèn)流器兩端，其值約為215V，還有一小部分降落在燈絲上，其值約為24V。用裸露的金屬導(dǎo)線碰一下圖（1）中ab端，馬上離開，此過程等效于啟動器的開關(guān)作用，可以達(dá)到啟動的目的，但由于拿裸露導(dǎo)線連接ab端時，兩端電壓將遠(yuǎn)小于24V。由于在干燥的條件下，50Hz的交流電安全電壓為36V，而在潮濕的條件下，絕對安全電壓小于12V，所以晴朗的天氣下手拿裸露導(dǎo)線啟動日光燈是安全的，而下雨天時有危險。最好辦法是手拿一小段帶絕緣外皮的導(dǎo)線啟動為好。

3．如果日光燈管兩端的電極分別短路，日光燈仍能正常發(fā)光嗎？

圖（2）

日光燈正常工作是由于熒光粉發(fā)光，但熒光粉本身不是導(dǎo)電材料，也不會電離。熒光粉發(fā)光是在紫外線照射下產(chǎn)生的，紫外線則是由電子高速運動時與水銀原子發(fā)生碰撞產(chǎn)生的。電子是燈絲受熱激發(fā)而產(chǎn)生形成持續(xù)電流，如圖（2），因而回路應(yīng)經(jīng)過燈絲。如果不經(jīng)過燈絲，日光燈無法正常工作。如果燈絲中沒有電流通過，則燈絲不可能發(fā)熱，也不可能發(fā)射電子。沒有高速運動的電子就不可能產(chǎn)生紫外線，也根本不可能使熒光粉發(fā)光。

4．日光燈的使用會干擾周圍無線電設(shè)備嗎？若有，干擾有哪些？

起動器工作動靜觸片放電時觸片通斷會產(chǎn)生火花，起動器中電容器的作用是避免或減弱起動器放電時產(chǎn)生的電磁波對附近無線電設(shè)備的干擾。日光燈正常工作時，也會產(chǎn)生一些電磁波輻射，對周圍無線電設(shè)備造成干擾，此電容也能起到減少輻射的作用。所以日光燈屬于易產(chǎn)生雜波干擾的工具。日光燈管中高速運動的電子可產(chǎn)生多頻率成分的雜散的電磁場，并受50Hz交流電的影響，高頻成分從電視機的天線處進入，混在電視臺發(fā)出的信號中，對電視機的圖像形成干擾，造成熒光屏上出現(xiàn)許多有規(guī)律跳動的點，嚴(yán)重時呈現(xiàn)重復(fù)緩慢滾動的雜波帶或者干擾電視伴音信號，發(fā)出“嗡嗡”的交流噪聲。

5．熒光燈兩端發(fā)紅，卻為何點不亮？

圖（3）

如果是新燈具，應(yīng)當(dāng)先檢查接線是否有誤。如果是原來工作正常的燈具，則應(yīng)打開啟動器鋁外殼檢查氖泡引線有無脫焊斷路，如圖（3）。若無脫焊則可能觸片失效，啟動器不能使用了。還有可能是氖泡中雙金屬片是否粘合短路。若有短路，可用手指輕彈氖泡玻璃外殼，有可能使雙金屬片分離。若雙金屬片是分離的，則是啟動器的小電容擊穿短路，將此小電容剪斷，即可恢復(fù)使用。這小電容在日光燈電路中起旁路電容的作用，剪斷后對日光燈照明影響不大。日光燈兩頭發(fā)紅不亮，不可連續(xù)運行。因為此時電流大于額定電流，會造成燈絲很快老化及鎮(zhèn)流器溫度過高引發(fā)火災(zāi)。

6．為什么日光燈不亮而啟動器一閃一閃？

啟動器亮而日光燈不亮，一般是電壓偏低造成的。也有可能是燈管工作了很長時間老化而難以啟動。如果檢查電壓正常，則應(yīng)及時更換新燈管，不要讓燈管一直工作在不啟動狀態(tài)而燒毀鎮(zhèn)流器。

7．周圍環(huán)境對日光燈啟動有影響么？

（1）溫度對啟動的影響

日光燈照明最適宜的環(huán)境溫度在18～25℃，溫度過高或過低時，都會造成啟動困難。當(dāng)溫度很低時，燈管內(nèi)水銀蒸汽壓力就低，蒸汽中水銀原子就很少只有靠惰性氣體游離來啟動，而惰性氣體的游離電壓要比水銀原子高得多，所以需要較高的電壓才能使燈管放電點燃。如在冷天時，由于使用日光燈的環(huán)境溫度較低，啟動就困難，而且點燃后發(fā)光效率低，光色暗淡。反之，如果環(huán)境溫度太高時，燈管內(nèi)水銀蒸汽壓力太高，管內(nèi)游離質(zhì)點的碰撞就加劇，能量損失較多，所以也比較難啟動。因此在使用日光燈時應(yīng)注意環(huán)境溫度的影響。

（2）濕度對啟動的影響

日光燈的啟動電壓與周圍環(huán)境的相對濕度有關(guān)，干燥的天氣，燈管表面電阻很高，不影響燈管內(nèi)部的放電過程，一般在正常電壓下啟動是不困難的；非常潮濕的天氣即相對濕度很大時，燈管表面形成很低的電阻，有利于日光燈的啟動。但天氣潮濕而相對濕度不太大時，空氣中的水份在燈管表面形成了一層潮濕的薄膜，相當(dāng)于一個電阻跨接在燈管兩極之間，降低了啟動時加在兩極間電壓的增長速度，因而增加了日光燈啟動的困難。

圖4是相對濕度與啟動電壓的關(guān)系曲線，說明相對濕度在50%左右啟動最容易，而在75～80%時（此時燈管表面的電阻約為100兆歐），需要的啟動電壓最大，即啟動最困難。為了防止相對濕度對日光燈啟動的影響，可在燈管表面涂一層透明的硅化物，使燈管表面不易吸收水份而保持著很高的電阻。

圖（4）濕度對啟動的影響

8．日光燈為什么不能頻繁開關(guān)？

日光燈每啟動一次，兩陰極就要受到一次脈沖高壓沖擊，這種沖擊加劇了燈絲上電子發(fā)射物質(zhì)的消耗，從而縮短了燈管的使用壽命。

9．日光燈電極有正負(fù)之分嗎？

由于日光燈接在交流電路中，電流方向不斷在變，故日光燈兩極交替作為正、負(fù)電極。

10．日光燈管中為什么要充入汞和惰性氣體？

日光燈發(fā)光是靠管壁中熒光粉受到紫外線照射發(fā)光的。而紫外線則是由于電子高速運動時與水銀原子發(fā)生碰撞產(chǎn)生。充入汞和少量惰性氣體，通電后汞蒸發(fā)，汞蒸氣是日光燈內(nèi)導(dǎo)電物質(zhì)，用以產(chǎn)生紫外線，惰性氣體幫助啟動，并且減緩電極上電子發(fā)射物質(zhì)的蒸發(fā)和濺散，延長日光燈的壽命。

總之，日光燈作為一種應(yīng)用較為普遍的照明工具，教師應(yīng)對其中原理及現(xiàn)象結(jié)合介紹，一方面可拓寬學(xué)生知識面，另一方面還可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。

（責(zé)任編輯劉紅）