(貴陽(yáng)市第一中學(xué)高二25班,貴州 貴陽(yáng) 550081)

筆者從初二開(kāi)始學(xué)習(xí)物理、初三學(xué)習(xí)化學(xué)以后,就對(duì)科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣,課外時(shí)間在家中除了做練習(xí)、做課內(nèi)的物理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)外,還經(jīng)常做一些生活小制作,設(shè)計(jì)制作了家用小型蓄水箱、簡(jiǎn)易自來(lái)水過(guò)濾器、簡(jiǎn)易希羅噴泉裝置、簡(jiǎn)易電弧噴射裝置等,本文介紹了制作電鈴的詳細(xì)過(guò)程,分享在制作過(guò)程中的感悟。

1 物理原理

如圖1所示，開(kāi)關(guān)K閉合后,整個(gè)回路通電,電流流過(guò)電磁鐵,產(chǎn)生磁場(chǎng)。電磁鐵的磁場(chǎng)與條形磁體的磁場(chǎng)相似,兩極磁性最強(qiáng),這時(shí)靠近電磁鐵左端的金屬吸片B就被吸引過(guò)來(lái),固定在鋸條下端的錘頭D隨即向右運(yùn)動(dòng)并敲擊鈴鐺C。與此同時(shí),觸點(diǎn)A立即與鋸條斷開(kāi),整個(gè)電路就斷開(kāi)了,電磁鐵中沒(méi)有電流,電磁鐵兩端就沒(méi)有磁性,鋸條在彈力的作用下恢復(fù)原狀,金屬吸片B離開(kāi)電磁鐵,鋸條再次與觸點(diǎn)A接觸,整個(gè)回路又連通,電磁鐵中再次有電流,電磁鐵兩端又產(chǎn)生磁性,金屬吸片B再次被吸引過(guò)來(lái),錘頭D敲擊鈴鐺C,觸點(diǎn)A與鋸條斷開(kāi),如此循環(huán),錘頭D不斷敲擊鈴鐺C,這就是我們聽(tīng)到的電鈴聲。

圖1

2 制作材料

木條、木板、導(dǎo)線(xiàn)、鋸條、自行車(chē)鈴鐺、漆包線(xiàn)、電池盒、開(kāi)關(guān)、木塊、薄鐵片等。

3 制作工具

電鉆、夾鉗、鋸子、榔頭、鉚釘槍、熱熔槍、電烙鐵、螺絲刀、學(xué)生電源等。

4 制作過(guò)程

(1) 根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)劃,簡(jiǎn)單計(jì)算出所需的底座和木條、木塊的尺寸,然后找一塊合適的木板作為底座備用,加工制作固定觸點(diǎn)A、固定線(xiàn)圈的木條和固定鋸條的木塊備用。

(2) 用鉚釘槍將鉚釘鉚在鋸條一端的小孔上,鉚釘作為敲擊鈴鐺的小錘(如圖2)。

圖2

(3) 用鋸條在底座上調(diào)試一下,預(yù)估出鈴鐺的大致位置,然后用筆在底座上標(biāo)記出鈴鐺的位置,將自行車(chē)上廢舊的鈴鐺用螺絲固定在底座上(如圖3)。

圖3

溫馨提示:由于木板比較厚,比較堅(jiān)硬,直接用螺絲刀固定鈴鐺可能比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力,可以先用電鉆在木板上鉆一個(gè)直徑略小于螺絲直徑的小孔,再用螺絲刀把鈴鐺固定在底座上,這樣比較省時(shí)、省力。

(4) 調(diào)試鋸條在木塊上的位置和木塊在底座上的位置,使小錘能正常敲擊鈴鐺,然后用螺絲和熱熔槍把鋸條固定在木塊上，再把木塊固定在底座上。

需要注意的是，調(diào)試好相應(yīng)的位置后,應(yīng)該先把鋸條固定在木塊上,然后再把木塊固定在底座上,如果先固定木塊、再固定鋸條,木塊容易松動(dòng),影響整體操作進(jìn)度,降低效率。

(5) 反復(fù)調(diào)試觸點(diǎn)A(金屬螺絲)和木條的位置,使觸點(diǎn)A能與鋸條直接接觸,并能使鋸條上的小錘D能正常敲擊鈴鐺C,將觸點(diǎn)A用螺絲刀固定在木條上,然后用熱熔槍將木條固定在底座上。在固定觸點(diǎn)A時(shí),也可先用電鉆在木條上鉆一個(gè)直徑略小于螺絲直徑的小孔,再用螺絲刀固定觸點(diǎn)A,這樣也比較省時(shí)、省力。

(6) 將直徑為1毫米的漆包線(xiàn)緊密地纏繞在作為鐵芯的膨脹螺絲(長(zhǎng)10厘米左右,五金店有售)上,纏繞兩層(漆包線(xiàn)纏繞匝數(shù)越多,電磁鐵磁性越強(qiáng)),纏繞時(shí)要注意漆包線(xiàn)兩頭的長(zhǎng)度要預(yù)留長(zhǎng)一些,至少5厘米,方便以后接線(xiàn),然后用熱熔槍將線(xiàn)圈固定在木條上。在纏繞時(shí),由于纏繞匝數(shù)比較多,每一圈都要緊密纏繞,不能有松動(dòng),也不要使線(xiàn)圈彎折。

(7) 在鋸條上離小錘(鉚釘)三分之二左右鋸條長(zhǎng)度的距離掛上金屬吸片B,然后根據(jù)電路圖接線(xiàn)，調(diào)試整個(gè)裝置(用學(xué)生電源調(diào)試比較方便),不斷調(diào)整金屬吸片B和線(xiàn)圈的位置,使整個(gè)裝置工作在最佳狀態(tài)(觸點(diǎn)A能正常接觸鋸條,小錘D能正常敲擊鈴鐺C),最后用夾鉗把金屬吸片B固定在鋸條上，用熱熔槍將固定線(xiàn)圈的木條固定在底座上。在把金屬吸片B掛在鋸條上之前,要先用夾鉗把金屬吸片加工彎折,使之能正常掛在鋸條上,并能使之與電磁鐵左端完美接觸。

(8) 根據(jù)電路圖接線(xiàn),反復(fù)測(cè)試電鈴,使電鈴能正常工作,然后用電烙鐵根據(jù)電路圖將實(shí)物連接好,接線(xiàn)時(shí),不要忘記接開(kāi)關(guān)和電池盒,然后用熱熔槍將導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)固定(要把開(kāi)關(guān)固定在底座上能方便操作的位置),美化線(xiàn)路,最后裝上電池,測(cè)試整個(gè)裝置,電鈴就制作好了(如圖4)。在調(diào)試電鈴時(shí)，用學(xué)生電源的不同檔位從低到高逐漸調(diào)試電鈴，找到一個(gè)能使電鈴達(dá)到最佳工作狀態(tài)時(shí)的電壓，根據(jù)此電壓，確定電池的數(shù)量，方便在外演示時(shí)能讓電鈴工作在最佳狀態(tài)。

圖4

5 制作感悟

制作電鈴的程序比較復(fù)雜,需要用到的材料和工具比較多,運(yùn)用的專(zhuān)業(yè)知識(shí)就是簡(jiǎn)單的電磁學(xué)知識(shí)(主要是電路和電流的磁效應(yīng)),課外要學(xué)會(huì)使用電烙鐵、鉚釘槍、鋸子和螺絲刀。首先要畫(huà)出電鈴電路圖,根據(jù)家庭實(shí)際情況,選擇適合自己的工具和材料。在制作過(guò)程中,如果遇到困難,能有家長(zhǎng)的幫助就最好了。由于用到的工具比較多,存在安全隱患,家長(zhǎng)還可以把握好安全問(wèn)題,使我們?cè)诎踩沫h(huán)境下完成制作,使整個(gè)制作過(guò)程能高效、安全地進(jìn)行下去,最后完成我們的作品。

此外，在通電測(cè)試電鈴的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)纏繞線(xiàn)圈的匝數(shù)多少和電源電壓的高低對(duì)電鈴錘頭敲擊鈴鐺的力度強(qiáng)弱和頻率高低都有影響,線(xiàn)圈匝數(shù)越多,電源電壓越高,電鈴錘頭敲擊頻率越高、力度越強(qiáng),電鈴就越響。建議在家測(cè)試電鈴時(shí),用學(xué)生電源比較好,學(xué)生電源電壓穩(wěn)定,也方便操作,如果用電池,消耗快,費(fèi)用還比較高,測(cè)試好電鈴所需的電壓大小后,就可以進(jìn)行演示了(如圖5)。

圖5