“高见度”短路演示仪的实验改进

黄建林+朱春凤

1 实验介绍

在“电源短路”教学中，一般是由学生拿1根导线把电池的正负极短路，再用手摸一摸导线和电池的发热情况，由此明白电源短路会损坏电源，还可能会造成火灾。

2 分析问题

结合上述学生实验，笔者发现这个实验存在以下一些不足。

（1）在短时间内，电池的发热难以用手感觉出来。

（2）短路时间太长会导致电池升温过高而损坏。

（3）当几个学生摸过后，后面摸的学生会觉得发热是由于前面的学生用手捂热的。

（4）短路时电流会很大，但学生无法获得感性认识，更无法感知短路引起的火花。

当家庭电路短路时，电流过大会导致导线发热过多而熔化，甚至会引起火灾。如果用家庭电路220 V演示，虽然可以看到强烈的火光和听到熔丝烧断的声音，也能从一定程度上激发学生的学习兴趣，但危险性太大，存在安全隐患。

3 改进实验

3.1 分组实验

3.1.1 材料

5号干电池1节，口香糖纸1张，小剪刀1把。

3.1.2 步骤

将口香糖纸对折，剪成1 cm宽左右的长方形条，将纸条的中间剪窄一点（中间窄了之后，它的电阻会变大，就更容易着火）。剪好后把纸条连接在电池的正负极，观察到纸条马上冒烟并迅速燃着。

3.2 实验演示

准备1个变压器，把家庭电路的220 V电压降到12 V，然后连接好电路。为了让学生更清晰地了解这个装置的电路连接情况，笔者特地将装置的实物图连成像电路图一样，如图1所示。小灯泡的选材也很重要，要选择能在12 V电压下工作的灯泡，笔者选择用摩托车灯泡作为实验灯泡。

当然这个实验的关键点在于电阻线的制作。

（1）选1根软线，把里面的细铜线分离開，然后把其中的3根细铜丝缠绕在一起变成1根导线，长度最好选择在16 cm左右。

（2）把松香和红磷以2∶1左右的比例放入蒸发皿中并搅拌混合均匀。

（3）用酒精灯加热使其熔化，并把做好的铜丝放在松香和红磷中，从里面轻轻拉过，松香和红磷的混合物就粘在了铜丝上，短路丝制作完成。

4 课堂实录

师：“我现在来演示短路的危险情况，大家要注意观察合上开关时看灯泡的亮灭及电流表的偏转情况，还有铜丝的变化情况等。实验后，请同学们来回答问题。”

生：“合上第1个开关时灯泡是亮的，合上第2个开关时电流表出现了大幅度的偏转，接着铜丝着火，过一会儿就烧断了，当铜丝烧断后灯泡又亮了。”

师：“这说明短路有哪些特征？”

生：“短路时电流非常大，断路时后果严重。”

5 评估改进

课后，笔者问了几个学生，让他们说说对这个实验的看法。”

生1：“这个实验很真实，铜丝着火很危险。”

生2：“使我明白了家庭电路中千万不能短路，否则后果太严重，会着火。”

生3：“我终于知道电路短路时为什么会着火了，因为电流太大了。”

生4：“我终于知道电引起着火的原因了，太可怕了。”

课后教师组也对这个分组和演示实验进行了评价。

（1）实验中既展现了电路短路事故，更展示了它的破坏力，非常形象、真实，有效地填补了教材的空白；用电池直接做短路实验，学生的兴趣和积极性较高。

（2）增加了安培表后，非常直观形象地展示了“电路短路”中电流变化的情况，效果十分明显。

（3）选材非常好，用红磷这种易燃物来做材料，不但现象明显，而且表现力强。