正文 第15章 恒定電流的實驗操作與改進設計(3)(3 / 3)

把已知帶電棒靠近驗電器,觀察金箔張角的變化,就可檢驗出驗電器所帶電荷的正負號,這個演示啟示了根據規定的電荷符號(例如,貓皮摩擦過的硬橡膠棒,絲綢摩擦過的玻璃棒)可比較出9V電池接線柱上的正負極的方法。

簡便明顯的“電流熱效應”演示的改進

在0-100℃的紅色水銀溫度計的下端繞上5Ω的電阻絲,在電阻絲兩端接上電壓為6V的電源(4節幹電池或學生電源),由開關接成閉合電路。合上開關,30秒鍾可使溫度計升高40℃左右,其優點是:演示時間短,速度快,且效果明顯;比220V的電爐、電烙鐵既安全又直觀;取材方便,結構簡單,體積小,容易自製,攜帶方便;在沒有交流電源情況下也能進行演示(用幹電池)。

怎樣判斷電度表走得是否準確

電度表板麵上都有標明每用一度電,圓盤所轉動的圈數。如標著2400π/kWh,則表示每消耗一度電,圓盤轉2400圈。一度電即是一千瓦小時,由此可以推算:一百瓦電器一小時用零點一度電,圓盤應轉二百四十圈,平均每分鍾轉四圈;若是二十五瓦的電器則為一分鍾轉一圈。據此,蘇州市蘇州輕工技校唐本仁老師建議可以接上一百瓦或二十五瓦的燈泡進行測試。如用一百瓦的燈泡,電表每分鍾轉四圈,二十五瓦燈泡每分鍾轉一圈,就說明電表是準確的。反之說明電度表有毛病,應送有關部門檢修。

焦耳定律實驗的改進(一)

按初中物理課本的裝置來實驗焦耳定律需要較長的時間,效果不明顯。通過課本中演示熱膨脹受到啟發,在相同條件下固、液、氣三種狀態氣體膨脹得最大。於是把焦耳定律實驗改裝成兩個瓶子裏是空氣、不裝煤油,山東萊西縣河頭店聯中張俊生老師設計的裝置如附圖:

用兩個250ml的圓底燒瓶,分別裝入4Ω和2Ω的電阻絲,用漆包線作引線,瓶口用橡膠塞塞緊,兩根L形的玻璃管短端穿過橡膠塞分別與瓶內相通,引線穿過橡膠塞用蠟封緊瓶口和引線處,使瓶子不漏氣,兩個瓶口向下,用鐵片固定在豎直的木板上,用膠頭滴管向兩根L形的玻璃管裏裝紅墨水(若紅墨水之間有氣泡則可用金屬線來回穿過氣泡使氣泡跑出),使兩根玻璃管中水柱等高。在木板上與玻璃管中水平麵相平處向上劃上刻度。

實驗時,把兩條電阻絲串聯起來,接在低壓電源或者幹電池(4V左右),對比木板上的刻度,可明顯得看出接4Ω電阻的瓶子聯的玻璃管中水柱升高的比2Ω的快得多,這說明串聯電路中電阻越大的導體產生的熱量越多。改變電流強度,兩根玻璃管中紅墨水升高的快慢明顯變化,於是可看出通電導體中產生的熱量與電阻、電流強度、時間有關係。

注意:

(1)瓶口和引線處要封緊,不然瓶子漏氣,實驗不會成功。

(2)電流強度高於1A時,通電時間不能太長,不然會使紅墨水溢出玻璃管外;電流強度低於05A時,玻璃管中的紅墨水上升得太慢,看不出需要觀察的效果。

焦耳定律實驗的改進(二)

在研究電流產生的熱量與哪些因素有關時,初中教材中介紹了如下演示實驗。

按此裝置實驗,在教學中發現,實際演示起來所花的時間較長,同時效果也不明顯。因為實驗時用電池做電源,電流通過導體時放出的熱量少,而煤油的比熱較大、體脹係數又較小。故現象不顯著,學生不易觀察。為此,河北尚義縣大青溝鎮中黃有金老師做了如下改進。

還是用原來的燒瓶,但不用煤油,而改用空氣來代替。再仿圖示做兩支彎管,插入瓶內,並用水柱將瓶內空氣密封。其它部分都與原實驗相同。然後接通電源,讓學生通過觀察水柱上升情況來比較兩根電阻絲產生的熱量(為了使學生更易觀察,實驗時,可用有色水柱來做)。

此裝置由於利用了空氣的熱性質,而空氣的體膨效果要比煤油明顯得多。故實驗效果也比較顯著。通電後液柱移動很快,整個實驗所需時間也極短,幾乎一接通電源,就有現象發生。

實驗所用的器材也較方便,易找。電阻絲的阻值有幾十歐姆即可(我們用的是30Ω、510Ω)。電源有幾節幹電池就行。演示時,隻要注意空氣密封就行。