【制作方法】
多用电路实验板由主板和替换件两部分组成。
1.主板
如图17.11-1(俯视图)、图17.11-2(正视图)所示,图中“1”为底板,尺寸为320×180×32毫米3;“2”为羊眼圈(3个),扭在底板上,便于底板竖挂;“3”为中间有插孔的接线柱(4个),用以接线和接插电源;“4”为220伏25瓦的白炽灯泡;“5”为用废旧塑料瓶盖做的安全盖子,与安全罩配合使用,“6”为卡口灯座;“7”是蛇皮管(里面有导线),“8”是220伏15瓦白炽灯泡。“9”为螺口平灯座。“10”为塑料多股导线,分别接通卡口灯座、X1、X2接线柱、平灯座、X3、X4接线柱。根据不同的实验,电路连线和电源线分别接插在有关的接线柱中。
2.替换件
(1)裸露灯头:如图17.11-3所示,用一旧灯泡,打去玻璃壳,把玻璃柱上的二金属丝套上两段塑料管,再弯成平钩,用以放绝缘体和导体。
(2)双金属片灯头:如图17.11-4所示,用一废旧灯泡打去玻璃壳,再从一废旧启辉器中取出双金属片,焊接在灯头的灯丝柱上。
(3)安全罩:如图17.11-5所示,用透明的塑料药瓶(直径约40毫米)制作。在瓶上穿50-70个小孔,小孔直径2-3毫米。
(4)连接线(2根):如图17.11-6所示,用铜片剪一接线耳,套一塑料绝缘柄,用一软导线把它和单孔插头焊接起来。
(5)电源插头及开关:如图17.11-7所示,用双心软导线把电源插头、床头开关、单孔插头连接起来,接头处要焊好。
【使用方法】
下面以几个演示实验为例说明使用方法,电源为交流220伏。
1.串联电路及其特点
实验板如图17.11-8所示。用一根连接线插接在X1、X4接线柱上,把电源线插接在X2、X3接线柱上。接通电源,即可演示两灯泡的串联关系。可以说明“把电路元件逐个顺次连接起来的方法叫串联”。通过去掉一个灯泡,另一个灯泡也不亮了;去掉连线的任意一个头,两个灯泡都不亮了,可以说明串联电路的特点。
2.串联电路的电压分配和功率分配
图17.11-8中的蛇皮管端的25瓦灯泡似乎应比平灯头的15瓦灯泡亮。然而,接通电源后,虽然两灯泡都没有正常发光,但15瓦的灯泡反比25瓦的灯泡亮许多,这是因为15瓦灯泡的灯丝电阻比25瓦灯泡的灯丝电阻大,所以分配给它的电压高,它工作的实际功率也大。说明串联电路电压分配与电阻成正比,功率分配与电阻成正比。
3.并联电路及其特点
实验板如图17.11-9所示,把两根连接线分别插接在X2、X3接线柱和X1、X4接线柱上,电源线插接在X3、X4接线柱上。接通电源,就可演示两灯泡的并联关系。可以说明“把电路元件并列接在电路两点间的连接方法叫做并联”。通过去掉一个灯泡,另一个灯泡仍亮;去掉一个支路的连线接头,另一个支路的灯泡仍亮;关掉干路开关、两灯都不亮,可以说明并联电路的特点。
4.导体、绝缘体实验板
如图17.11-10所示。图17.11-11是图17.11-10甲处的放大图,为裸露灯头。在灯头平钩之间放上绝缘体或导体,扭上安全罩。用一根连接线插连在灯头左边的接线柱上,电源线插接在灯头右边的接线柱上。接通电源,通过电路中灯泡亮或不亮,可以说明图17.11-11两平钩之间搭放的是导体还是绝缘体。
5.通常的绝缘体在一定条件下也能导电
取去图17.11-11中的绝缘体或导体,接通图17.11-10中的电源后,灯泡不亮,说明废灯泡的两灯丝柱(铜丝)间的玻璃桩是绝缘体。但如图17.11-12所示,用酒精灯加热这个玻璃桩,灯泡就亮了。说明通常情况下是绝缘体的玻璃,当条件改变(高温下)时,也能导电。
6.双金属片的热膨胀
将图17.11-10中的裸露灯头改为双金属片灯头,接通电源,灯泡不亮。当如图17.11-13所示,用火柴烧双金属片时,灯泡就会亮,这说明双金属片受热膨胀时接通了电路。
7.保险丝的熔断
将图17.11-10甲处两平钩之间搭放保险丝,如图17.11-14所示。再戴上安全罩。接通电源,灯泡亮了。然后断开电源,在平灯座两端的接线柱之间接上一根连接线(即短路线)后,再接通电源,保险丝立刻熔断,可以使学生清楚地看到保险丝的熔断现象,从而说明保险作用。
8.电解质溶液的导电
将图17.11-10甲处的裸露灯头弯向下方,使两根灯丝柱(铜丝)先后插入食盐晶体和蒸馏水中,如图17.11-15所示。接通电源,平灯头中的灯泡不亮,说明食盐晶体和纯水都不导电。但当食盐晶体放入蒸馏水溶解之后,把两灯丝柱(铜丝)插入食盐溶液中时,平灯头中的灯泡立即亮了,说明食盐溶液导电。
编者提示:本自制教具可辅以“电流定律”部分的物理实验教学。
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