特古斯

（通遼職業(yè)學(xué)院 內(nèi)蒙古 通遼 028000）

在物理教學(xué)中，利用一些常見家用電器的元器件來(lái)進(jìn)行物理課的演示實(shí)驗(yàn)，可以加深學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和印象.另外，引導(dǎo)學(xué)生利用生活中的電器元件動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.基于以上認(rèn)識(shí)，筆者設(shè)計(jì)制作了關(guān)于揚(yáng)聲器的幾個(gè)趣味物理實(shí)驗(yàn)，供學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察使用.通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)電磁感應(yīng)知識(shí)的理解.

1 實(shí)驗(yàn)材料

YD5-165A型5W，8Ω的揚(yáng)聲器1只（口徑大、功率大的低頻紙盆揚(yáng)聲器均可），紅色發(fā)光二極管（導(dǎo)通電壓1.8V）5只，綠色發(fā)光二極管（導(dǎo)通電壓2.0V）10只，4cm×4cm膠合板1塊，電源變壓器（15W，220V／12V）1只，鱷魚夾2個(gè)，普通二極管1只，電解電容器（220μF，16V）1只，鐵架臺(tái)1只，導(dǎo)線若干.

2 實(shí)驗(yàn)制作與演示

2.1 用揚(yáng)聲器點(diǎn)燃自制LED小花燈

取紅色發(fā)光二極管（導(dǎo)通電壓1.8V）5只和綠色發(fā)光二極管（導(dǎo)通電壓2.0V）10只，用導(dǎo)線將5只紅色發(fā)光二極管同向并聯(lián)起來(lái)，用導(dǎo)線將10只綠色發(fā)光二極管同向并聯(lián)起來(lái)，然后，將紅、綠兩組發(fā)光二極管反向并聯(lián)后再跟揚(yáng)聲器的音圈并聯(lián)連接成如圖1所示的電路.

圖1 自制LED花燈電路圖

小花燈的制作：取一塊4cm×4cm的膠合板，在上面貼上一張白紙并畫出小花燈的圖案，如圖2所示.在圖案上相應(yīng)位置鉆出15個(gè)孔（孔徑較發(fā)光二極管直徑稍大些），在花蕾上的孔中插入5只紅色發(fā)光二極管，在葉子上插入10只綠色發(fā)光二極管，如圖2所示.按圖1電路將揚(yáng)聲器與小花燈板上各發(fā)光二極管用導(dǎo)線正確連接起來(lái)，然后，用夾子把小花燈板固定在鐵架臺(tái)上.

圖2 制作的小花燈圖案

演示方法：用手指輕而快速地將紙盆向里推動(dòng)的瞬間，觀察到綠色發(fā)光二極管首先閃爍亮一次，而接著將手指快速離開紙盆的瞬間，觀察到紅色發(fā)光二極管閃爍亮一次.如果用手指快速地重復(fù)上面的敲擊過程，將觀察到閃閃發(fā)光的小花朵，景象十分美麗.此時(shí)，學(xué)生興趣盎然，求知欲望增強(qiáng).

小花燈的發(fā)光原理：當(dāng)快速按下紙盆時(shí)，由于音圈向里有了移動(dòng)，音圈切割永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)，在音圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電極性在音圈引線A端為正、引線B端為負(fù)，此時(shí)，由于綠色發(fā)光二極管均處于正向偏置（加正向電壓）而導(dǎo)通工作，另一組紅色發(fā)光二極管均處于反向偏置（加反向電壓）而截止，不工作.當(dāng)手指快速離開紙盆時(shí)音圈在紙盆彈力作用下向外移動(dòng)，音圈反向切割永久磁場(chǎng)，在音圈兩端產(chǎn)生相反方向的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即A負(fù)、B正，此時(shí)紅色發(fā)光二極管均正向偏置而導(dǎo)通，綠色發(fā)光二極管均反向偏置而截止.

2.2 判別普通二極管引腳的極性

將紅色發(fā)光二極管（導(dǎo)通電壓1.8V）正極引腳與揚(yáng)聲器音圈A端相連接，負(fù)極引腳與紅色鱷魚夾上的一段導(dǎo)線相連接，音圈B端與黑色鱷魚夾上的一段導(dǎo)線相連接，其電路如圖3所示.

圖3 判別二極管引腳極性電路圖

演示方法：用紅色鱷魚夾和黑色鱷魚夾同時(shí)夾住被測(cè)二極管兩個(gè)引腳，用手指快速按下?lián)P聲器的紙盆，此時(shí)，觀察發(fā)光二極管是否發(fā)光；手指慢慢放開紙盆后對(duì)調(diào)紅、黑鱷魚夾，再快速按下紙盆時(shí)，觀察發(fā)光二極管是否發(fā)光.在兩次按下紙盆的過程中發(fā)現(xiàn)，發(fā)光二極管只能在其中的一次閃爍發(fā)光，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)發(fā)光二極管出現(xiàn)發(fā)光閃爍時(shí)，普通二極管與紅鱷魚夾接觸的引腳就是正極，與黑鱷魚夾接觸的引腳為負(fù)極.其原因是，當(dāng)快速按下紙盆時(shí)音圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性是A正、B負(fù)，只有普通二極管正向偏置才能使發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光閃爍，如果普通二極管反向偏置則發(fā)光二極管不能工作，由此證明用揚(yáng)聲器判斷二極管的正負(fù)極是準(zhǔn)確可靠的實(shí)用方法.此外，我們利用揚(yáng)聲器還可以判斷單向可控硅的3個(gè)電極、三極管的管型等.

2.3 電容器的充放電實(shí)驗(yàn)

將發(fā)光二極管正極引腳與揚(yáng)聲器音圈A端相連接，負(fù)極引腳與紅色鱷魚夾上的一段導(dǎo)線相連接，音圈B端與另一段黑色鱷魚夾上的導(dǎo)線相連接，其電路如圖4所示.

圖4 電容器充放電實(shí)驗(yàn)電路圖

演示方法：用紅鱷魚夾夾住電解電容器正極引腳，黑色鱷魚夾夾住電容器負(fù)極引腳，當(dāng)快速按下紙盆時(shí)，觀察到發(fā)光二極管發(fā)光閃爍一次，然后，將手指頂著紙盆慢慢使其回到原來(lái)的位置.用同樣的方法重復(fù)以上過程時(shí)，觀察到每次按下紙盆時(shí)，發(fā)光二極管均發(fā)光，但隨著重復(fù)操作次數(shù)的增加，發(fā)光二極管的亮度逐漸變暗，最終亮不起來(lái)了.其原因是每次快速按下紙盆時(shí)，音圈中均產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)式的極性A端為正、B端為負(fù).當(dāng)開始時(shí)，電容器極板上電荷量很少，充電電流大，因此，發(fā)光二極管的亮度大，由于二極管負(fù)極與電容器正極相連，因此二極管阻斷了電容器的放電.隨著反復(fù)快速按下紙盆時(shí)，在音圈中產(chǎn)生間斷性的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但其方向始終不變，即A正、B負(fù)，所以，音圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不斷給電容器充電，隨著電容器極板上電荷數(shù)量不斷增加使電容器兩端電壓升高，充電電流減少，因此，發(fā)光二極管的亮度逐漸變暗，最終停止發(fā)光，充電完畢.接著，把電容器從鱷魚夾中取下后，使其正、負(fù)引腳與發(fā)光二極管的正、負(fù)引腳并接時(shí)，觀察到發(fā)光二極管突然亮起來(lái)并很快熄滅（或?qū)㈦娙萜鲀蓚€(gè)引腳與揚(yáng)聲器并接時(shí)揚(yáng)聲器中突然發(fā)出“啪”的一聲），這就是電容器放電的緣故.

以上實(shí)驗(yàn)取材方便，操作簡(jiǎn)單，判斷準(zhǔn)確，趣味性強(qiáng)，實(shí)用性強(qiáng)，低碳環(huán)保，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力和想象能力均有好處.