黃仕明

摘 要：在整個(gè)電學(xué)教學(xué)過(guò)程中，導(dǎo)體和絕緣體是學(xué)生建立電路概念的起點(diǎn)，也是安全用電的基礎(chǔ).教材中用干電池和小燈泡組成的簡(jiǎn)單電路來(lái)檢測(cè)導(dǎo)體和絕緣體，該裝置無(wú)法檢驗(yàn)電阻稍大一些的導(dǎo)體，將普通的小燈泡改成發(fā)光二極管之后還是不能檢驗(yàn)人體、潮濕的木棒和高溫的玻璃等電阻較大的導(dǎo)體.利用擴(kuò)音器將微弱的電流放大，再將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以直接感受到的聲音信號(hào)，效果直觀，可以有效突破導(dǎo)體和絕緣體的教學(xué)困境.

關(guān)鍵詞：導(dǎo)體和絕緣體；音頻線；擴(kuò)音器；MP3

物理是一門(mén)以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的入門(mén)課程，旨在引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)對(duì)自然界中的現(xiàn)象進(jìn)行分析、綜合、概括，從而建立物理概念和規(guī)律[1].電流看不見(jiàn)摸不著，如何將其展現(xiàn)出來(lái)成為電學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn).在整個(gè)電學(xué)教學(xué)過(guò)程中，導(dǎo)體和絕緣體的演示實(shí)驗(yàn)是學(xué)生建立電路概念的起點(diǎn)，也是安全用電的基礎(chǔ).教材中用干電池和小燈泡組成的簡(jiǎn)單電路來(lái)檢測(cè)導(dǎo)體和絕緣體，該裝置可以用來(lái)檢驗(yàn)導(dǎo)電能力較強(qiáng)的導(dǎo)體，但是無(wú)法檢測(cè)電阻稍大一些的導(dǎo)體，如：人體、潮濕木棒、鹽溶液等.在干燥環(huán)境中，人體的電阻為2000Ω左右，用普通的3V干電池供電時(shí)通過(guò)人體的電流約為1mA，小燈泡無(wú)法發(fā)光，一些改進(jìn)實(shí)驗(yàn)采用工作電流為10mA的發(fā)光二極管來(lái)代替小燈泡，效果還是不理想，無(wú)法檢測(cè)人體等電阻較大的導(dǎo)體.導(dǎo)體和絕緣體之間沒(méi)有絕對(duì)的界限，外界條件改變后絕緣體也可能變?yōu)閷?dǎo)體，如：高溫下的玻璃，潮濕的木棒，老化的塑料等.這些導(dǎo)體的電阻更大，在安全電壓范圍內(nèi)，普通儀器很難檢測(cè)出如此微小的電流.因此，改進(jìn)導(dǎo)體和絕緣體的檢測(cè)裝置很有意義，也很有難度.

功放俗稱(chēng)“擴(kuò)音器”是音響系統(tǒng)中最基本的設(shè)備，它可以把來(lái)自音源的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大，再驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音.而且擴(kuò)音器的放大倍數(shù)可以調(diào)節(jié)，即使電流很微弱，也可以檢測(cè)出來(lái)，還能把看不見(jiàn)的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為可以直接感知的聲音信號(hào).

MP3是一種便攜式的音頻播放器，其音頻源輸出的電信號(hào)很微弱，輸出電壓約為1V，輸出電流約為10mA.MP3輸出微弱電信號(hào)可以通過(guò)音頻數(shù)據(jù)線連接到擴(kuò)音器上， 這個(gè)微弱的電流經(jīng)過(guò)擴(kuò)音器的等比例放大后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成不同響度的聲音.

若將音頻線剝開(kāi)，剪斷其中一根電纜并引出兩個(gè)接頭，則可制成一個(gè)很好的電路檢測(cè)裝置.詳見(jiàn)圖2.

利用擴(kuò)音器本身的放大電路來(lái)檢測(cè)微弱的電流，效果很好，而且該實(shí)驗(yàn)裝置通過(guò)聲音的大小來(lái)反映電流的強(qiáng)弱，便于比較電阻的大小.

實(shí)驗(yàn)一：打開(kāi)擴(kuò)音器，播放MP3中的音樂(lè)，當(dāng)兩個(gè)接線頭斷開(kāi)時(shí)聽(tīng)不到聲音，兩接線頭接觸時(shí)音樂(lè)正常播放.請(qǐng)一個(gè)學(xué)生兩手分別握在兩個(gè)接線頭上，可以聽(tīng)到音樂(lè)繼續(xù)播放，但聲音略偏小，松手后音樂(lè)停止，本實(shí)驗(yàn)直觀地說(shuō)明人體是導(dǎo)體.再請(qǐng)兩個(gè)學(xué)生分別握住一個(gè)接線頭，當(dāng)他們手拉手時(shí)能清晰地聽(tīng)到音樂(lè)繼續(xù)播放，松手后音樂(lè)停止，這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明人體是可以導(dǎo)電的，其他人觸電后不能直接用手去拉.

實(shí)驗(yàn)二：打開(kāi)擴(kuò)音器，播放MP3中的音樂(lè)，當(dāng)兩個(gè)接線頭斷開(kāi)時(shí)聽(tīng)不到聲音，兩接線頭接觸時(shí)音樂(lè)正常播放.將一小段玻璃管夾在兩個(gè)接頭上，此時(shí)聽(tīng)不到音樂(lè)聲，說(shuō)明常溫下玻璃是絕緣體；

用酒精燈加熱玻璃管，可以看到玻璃管逐漸變紅，同時(shí)聽(tīng)到音樂(lè)聲音慢慢變大，停止加熱，在玻璃管冷卻過(guò)程中可聽(tīng)到音樂(lè)聲逐漸變小.該實(shí)驗(yàn)清晰地說(shuō)明溫

度升高以后玻璃也會(huì)從絕緣體變成導(dǎo)體，導(dǎo)體和絕緣體之間沒(méi)有明顯的界限.

該裝置還可以用來(lái)檢測(cè)干燥木棒和潮濕木棒的導(dǎo)電能力，效果都很明顯.本裝置利用擴(kuò)音器中原有的放大裝置，巧妙地把微弱的電信號(hào)檢測(cè)出來(lái)，并轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)，裝置靈敏度高，效果直觀明顯，可以有效突破導(dǎo)體和絕緣體教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)，而且該裝置簡(jiǎn)單易得，便于制作和推廣.

參考文獻(xiàn)：

[1] 謝從豪.怎樣做好演示實(shí)驗(yàn)[J].中學(xué)物理（初中版），1998，02.