我愛制作
橡皮泥是一種常見玩具,超市里出售的橡皮泥一般被稱作“彩泥”,它的主要成分是面粉、食鹽和水。橡皮泥的這些成分讓它具有了玩具之外的有趣特性,比如導(dǎo)電性。我們知道食鹽水具有導(dǎo)電性,因?yàn)槁然c(食鹽)在水中電離成鈉離子和氯離子,橡皮泥當(dāng)中也含有大量游離的鈉離子和氯離子,因此也具有較好的導(dǎo)電性。
因?yàn)橄鹌つ嗑哂袑?dǎo)電性,所以可以用它來演示簡單的電路。如圖1,兩塊橡皮泥分別連接電源的正負(fù)極,在它們的另一端連接一個(gè)LED,可以看到LED亮了,說明橡皮泥的確是能夠?qū)щ姷摹?/p>
需要說明的是,橡皮泥雖然能夠?qū)щ?,但是具有較大的電阻。這里使用4節(jié)5號干電池做電源,電壓總計(jì)6伏。如果電源直接加在紅色LED上,會(huì)馬上燒毀LED,但是通過橡皮泥連接時(shí),橡皮泥分擔(dān)了大部分的電壓。
利用橡皮泥還能夠制作原電池。我們知道,在一杯食鹽水里插入銅片和鋅片,就組成了一個(gè)原電池,其中銅片是正極,鋅片是負(fù)極,鹽水參與的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生了電能。同理,我們在銅片和鋅片之間夾上一小塊橡皮泥,就是一個(gè)簡單的原電池了。
圖2中銅片和鋅片中間夾著綠色的橡皮泥,兩端用橡皮筋固定,可以看到萬用表的讀數(shù)是0.734伏。4節(jié)這樣的橡皮泥電池串聯(lián)起來,就能讓一顆紅色LED發(fā)出微弱的光,如圖3。
橡皮泥會(huì)導(dǎo)電,是因?yàn)槠渲写嬖诖罅康膶?dǎo)電離子,如果有意避免導(dǎo)電離子的存在,就可以制作出不會(huì)導(dǎo)電的橡皮泥。
按照3∶1的體積比將面粉和糖混合,再加入適量的純凈水和色拉油,揉搓到適當(dāng)軟硬,就得到不會(huì)導(dǎo)電的橡皮泥。注意制作時(shí)應(yīng)當(dāng)使用超市出售的純凈水,而不是礦泉水。礦泉水中含有大量礦物離子,因此具有一定的導(dǎo)電性,而純凈水接近純水,是不導(dǎo)電的。糖和鹽的作用一樣,都能防止橡皮泥腐敗變質(zhì),但是糖溶液里不存在導(dǎo)電的離子。色拉油能讓自制的橡皮泥不粘手,同樣它也不具備導(dǎo)電性。
使用自制的不導(dǎo)電橡皮泥,按照同樣的方法連接電路,LED是不發(fā)光的,如圖4。
演示基本電路實(shí)驗(yàn)
讓兩塊導(dǎo)電橡皮泥互相接觸,原來發(fā)光的LED不亮了,如圖5。這是因?yàn)閮蓧K作為導(dǎo)線的橡皮泥互相接觸以后,造成“短路”,沒有電流流經(jīng)LED,當(dāng)然它也就不能發(fā)光了!
請注意這里所說的“短路”加了引號,因?yàn)檫@并不是真正的短路(導(dǎo)電橡皮泥本身具有的電阻,讓電源兩極之間始終存在較大的電阻),但是用它來演示短路的現(xiàn)象再形象不過了,而且絕對安全!
加上自制的不導(dǎo)電的橡皮泥,可以演示絕緣體在電路中的作用。圖6中兩塊導(dǎo)電橡皮泥之間夾的是灰白色的不導(dǎo)電橡皮泥,三者緊緊接觸在一起,但是LED仍然發(fā)光,說明“絕緣體”的存在避免了“短路”現(xiàn)象。
圖7同樣是兩塊導(dǎo)電橡皮泥之間夾著不導(dǎo)電橡皮泥,兩種不同顏色的LED演示了什么是并聯(lián)電路。并聯(lián)的LED越多,亮度就越低,說明了并聯(lián)電路的“分流”效果。
圖8中3塊彩色的導(dǎo)電橡皮泥,被2塊灰白的不導(dǎo)電橡皮泥隔開,2顆LED演示的是串聯(lián)電路。
串聯(lián)的LED太多時(shí),每顆LED分得的電壓不足以讓它發(fā)光,于是所有的LED都不亮了,說明了串聯(lián)電路的“分壓”效果。
制作創(chuàng)意電路
傳統(tǒng)的電路都是在一個(gè)平面內(nèi),利用橡皮泥可以制作出趣味的創(chuàng)意電路!如圖9,外圈紅色橡皮泥和中心藍(lán)色橡皮泥都是導(dǎo)電的,夾層白色小圈橡皮泥是不導(dǎo)電的。讓兩層導(dǎo)電橡皮泥連接電源,那么對應(yīng)的LED就會(huì)通電發(fā)光。然后我們進(jìn)行簡單的塑造,把電路連接處隱藏起來,就得到了一個(gè)會(huì)發(fā)光的立體的花朵雕塑!
當(dāng)然橡皮泥做的電路不限于連接LED,還可以連接微型直流電動(dòng)機(jī)、發(fā)聲器件。
因此我們能用橡皮泥做成立體的、能發(fā)光、能發(fā)聲、能動(dòng)的電路來(如圖10、圖11)。比如做一個(gè)橡皮泥蛋糕,表面插上五顏六色的LED代表生日蠟燭,旁邊隱藏一塊音樂芯片,不斷播放“祝你生日快樂”歌。再比如做一個(gè)小橡皮泥直升機(jī),用紅色LED代表航行燈,旋翼下面隱藏小電動(dòng)機(jī),用紙片做旋翼,通電以后就會(huì)飛快旋轉(zhuǎn)起來。
大家一同來開發(fā)有趣的橡皮泥電路吧!