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物理學家伏打(1745—1827)曾用各種不同的金屬搭配進行了一系列的實驗,確定了金屬接觸帶電序列:鋁、鋅、鐵、錫、鉛……銅、銀、金等。只要按這個序列將任意兩種金屬接觸或浸入某種導電液中,就可組成一個“電源”,且排在前面的那種金屬是電源負極,排在后面的那種金屬是電源正極。
工具與材料
剪刀,小刀,電烙鐵,電壓表,電流表,靈敏電流表。 指南針,漆包線,泡沫塑料塊,圖釘,干電池(2節(jié)),硬幣(6枚),圓銅片(6枚),馬糞紙,粗銅絲,薄銅板,薄鋅板,土豆,鈕扣電池,電鍵,導線,食鹽水。
活動過程
一、自制電流指示器
1.取一指南針,在其外殼上緊密地繞上大約40匝直徑約為0.2毫米的漆包線,線的兩個自由端分別留出30厘米,將繞有漆包線的指南針嵌入一挖有圓槽的泡沫塑料底座中。把漆包線自由端在2枚圖釘上繞幾圈后,將圖釘按在泡沫塑料內(nèi),從2枚圖釘處留出大約25厘米長的漆包線作引線,即制成一電流指示器(圖1—1—50-1)。
2.當線圈中沒有電流流過時,使線圈的繞線方向與指針的指向平行,把指示器的2根引線與一節(jié)干電池兩端短暫接觸,觀察指針。 發(fā)現(xiàn)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
3.把電流指示器的兩引線與電池的連接端對換一下,觀察指針。 發(fā)現(xiàn)指針朝反方向偏轉(zhuǎn)。
根據(jù)指針是否偏轉(zhuǎn)、偏轉(zhuǎn)的大小以及偏轉(zhuǎn)的方向,我們可以初步判斷電路中是否有電流及電流的強弱和電流的方向。
二、伏打電堆
1.把一枚硬幣放在一枚圓銅片上,兩者間夾一張浸濕食鹽水的馬糞紙作襯墊。把圖1—1—50—1所示電流指示器的引線分別接在硬幣和銅片上,觀察指針。 發(fā)現(xiàn)指示器的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
2.取硬幣、圓銅片各6枚,與浸濕食鹽水的馬糞紙圓片按圖1—1-50-2所示組合成“伏打電堆”。
3.把電流指示器的引線接在電堆上,觀察指針。 發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角度比上次大得多。
4.用電壓表檢測電堆的哪端是正極?哪端是負極?是否符合“伏打序列”?電堆的輸出電壓是多少伏?
三、巧檢靈敏電流表
1.取幾枚表面沾有汗水(或唾液)的硬幣。
2.將其中一枚硬幣卡在待檢的靈敏電流表的一個銅質(zhì)接線柱上,將其他硬幣一個搭一個接近另一銅質(zhì)接線柱。
. 3.把較接近另一個接線柱的硬幣在銅質(zhì)柱上劃動,觀察待檢電流表的指針。
若指針未偏轉(zhuǎn),說明該電流表可能內(nèi)部斷路;若指針偏轉(zhuǎn),說明該電流表內(nèi)部通路;若指針偏轉(zhuǎn)角度大,說明電流表靈敏度高。
四、巧辨電源正、負極
1. 用刀將土豆削去一塊,把2根直徑為2毫米的粗銅絲插入土豆中,使銅絲盡量靠近(約5毫米),但不能接觸。
2.把銅絲分別與電源的兩極相連,2~3分鐘后,切斷電源,拔去銅絲,仔細觀察土豆切面上留下的小洞顏色。 發(fā)現(xiàn)其中一個洞呈藍綠色。
產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是:土豆的汁液是一種電解質(zhì),能使通電的銅絲發(fā)生電解反應。與電源正極相連的銅絲發(fā)生氧化反應,失去電子變成Cu2’,而Cu2’帶有特定的顏色(藍色),利用這點便可巧妙辨別電源的正、負極。
五、人體“發(fā)電”
1.取一塊銅板和一塊鋅板,分別與靈敏電流表的兩接線柱相連,將帶有汗水的雙手分別放在銅板和鋅板上(圖1—1—50-3),觀察電流表的指針。
發(fā)現(xiàn)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),電路中有電流流過。
2.根據(jù)圖1—1-50-3所示,判斷電路中電流方向。經(jīng)實測,檢驗判斷是否正確。
六、鈕扣電池充電法
1.將待充電的鈕扣電池按圖1—1-50-4所示接人電路中進行充電(鈕扣電池的正極與干電池的正極相連,電流表的量程為50毫安,干電池為充電電源),并觀察電流表指針。
發(fā)現(xiàn)剛接通電路時,電表指針在30~40毫安之間。3分鐘后,指針偏轉(zhuǎn)角度慢慢變小。
2.當電流表指針示數(shù)小于10毫安時,斷開電路,停止充電。
3.2分鐘后,再次接通電路,對鈕扣電池充電約3分鐘。當電表示數(shù)穩(wěn)定在10毫安以下時,鈕扣電池充電完畢。
說明與延伸
1.氧化銀電池也稱銀鋅電池,俗稱鈕扣電池。它的工作電流通常為1.5—2毫安。當電子表或器中的鈕扣電池供電電壓不足時(但不能低于1.2伏),可用圖1—1-50-4所示的電路充電。充好電的鈕扣電池一般可繼續(xù)使用5個月以上。(一只新的鈕扣電池24小時連續(xù)使用,可供電子手表使用一年以上。)但如充電一開始,電流表示數(shù)就在15—20毫安,且不再變化,則鈕扣電池便無法再充電了。
2.用自制的伏打電堆給液晶顯示的電子手表供電,可使電子手表正常工作數(shù)個小時。(一般的電子手表耗電電流僅5~6微安,但手表上的微型燈耗電電流在15毫安以上。)