物理爱好者

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电，想说爱你真不容易吗？



山东省枣庄市峄城区阴平镇中学　王刚



　　一提到电，同学们就会毫不犹豫地联想到电能击死人，电会引起火灾等可怕的事。因此，人们形象地把电比喻成“电老虎”。电，你真的像人们想象得那么可怕吗？真地让人想说爱你不容易吗？



　　原来，在人们还没有掌握电的“脾气”，没有驯服它以前，电的确做了一些“坏事”。比如空中的雷电劈死人，劈倒一些高大的物体；油罐内摩擦产生的静电会引起油的燃烧甚至爆炸；车间里由于机器摩擦产生的静电会把工人的头发吸到机器里，造成伤亡；高压触电等等。但是，随着社会的进步，科技的发展，人们逐渐认识了电的规律，消除了电的野性，让他老老实实地为人们服务。就拿摩擦起电来说吧，同学们知道不同的物体相互摩擦就会产生静电荷，而电荷有吸引轻小物体的性质。因此，在工厂里特别是在纺织车间内，要求工人带帽将头发裹住以免头发被静电吸引卷进机器里；同样，油罐车内，由于油和罐体的不断摩擦会产生许多的电荷。这些电荷一旦聚集起来就可能产生电火花，引起油的燃烧。所以在油罐车的底部要安装上一支小“尾巴”。同学们可别小看它的作用，它能够及时把摩擦产生的电荷传入大地，从而避免了火灾的发生；大家都不陌生的雷电是由于高空中的云团相互摩擦产生的大量的静电荷之间的放电造成的，因此，为了防止雷电对一些高大建筑物的破坏，人们通常在这些建筑物上面安装“避雷针”以便于把云团上的电荷传入大地。



　　现在，人们不仅学会了消除摩擦产生的静电所造成的危害，还学会了利用这些静电为人类服务。比如静电植绒，静电喷漆，静电分选等。同学们要想理解这些方面的应用，还需要高中物理的进一步学习。



　　人们除了利用静电，多数情况下使用的是持续恒定的电流。例如家庭电路的使用，同学们家中使用的电灯、电视机、电风扇、电熨斗、电饭锅、电冰箱、电热毯、电磁炉、洗衣机等等用的都是这种电。可以说，人们的生活一刻也离不开电！真难以想象，如果没有了电，我们的生活会变成什么样子！另外，同学们家中用的电话、手电筒、收音机、电子手表、电子琴，工厂里机器的运转，公路上跑的电动车等都要用到电。如今，电成了人类最密切的朋友之一。因此同学们要努力学习科学文化知识，做到安全用电，让电更好地为我们服务！

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估算在设计电学实验中的作用

河北省唐山市丰南区大新庄镇高级中学　田立军

估算是在解决实际问题时，抓住主要因素，忽略次要因素，运用相关的知识和规律对问题进行综合判断和分析。电学实验是高考的热点，因为电学实验的实验原理及电路设计可以考查学生对知识的迁移能力和创新能力，电学仪表及滑动变阻器的供电电路选择可以考查学生综合分析问题的能力，实物图的连接可考查学生的动手能力。在设计电学实验中，涉及电表的选择、滑动变阻器连接方式的确定等，一般都需要经估算加以确定。下面仅就2004年普通高等学校招生全国统一考试（四川、吉林、湖南等地区）实验题为例，说明估算在设计电学实验中作用。 题目　用以下器材测量一只待测电阻Rx的阻值（900Ω～1000Ω）； 电源E，具有一定内阻，电动势约为9．0V； 电压表V1，量程为1．5V，内阻r1=750Ω； 电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500Ω； 滑动变阻器R，最大阻值为100Ω； 单刀单掷开关S，导线若干。 （1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。（本题（2）、（3）问及实物图略） 本题要求根据给定的实验器材和要求来完成待测电阻阻值的测定，涉及滑动变阻器供电电路的选择，即选择限流式电路还是分压式电路，在实验中究竟将滑动变阻器如何接入电路，要根据实验的要求和所给器材的规格决定。因待测电阻R的阻值在900Ω～1000Ω之间，滑动变阻器R的最大阻值约为100Ω，可估算Rx≈（9～10）Rm。若采用限流电路（如图1所示），电压调节范围很小，电压表V1的最小示数为，超过电压表V1的量程，故供电电路应采用滑动变阻器的分压接法。 本题涉及的另一个问题是确定测量电路，即伏安法测电阻。考虑到本题没有提供电流表，但电压表的内阻已知，此时电压表实际充当了双重角色，既当电压表又当电流表。可设计出以下四种测量电路（如图2中A、B，C、D所示）。 若采用图B所示电路，根据实验要求若电压表V2的最小示数为5/3V，则此时电压表V1的示数已超过其量程，故排除图B所示电路。若采用图D所示电路，电压表V2和待测电阻Rx的并联电阻的最大值R并＝，当电压表V2最小示数为5/3V时。根据串联电路的规律，电压表V1的示数超过其量程，故排除图D所示电路。同理通过估算可最终确定实验电路图如图3中甲或乙所示。 由此可见，根据实验要求，设计合理的实验电路时，首先要通过估算，确定供电电路和测量电路，再设计实验电路。实验电路确定后，再通过估算，检验所设计的电路是否符合实验的要求。综上所述，电学实验的设计思路下： 估算在设计电学实验中有非常重要的作用，在日常的教学中，教师要有意识地培养学生的估算能力，提高学生的综合分析能力和判断能力。

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PowerPoint中的画笔在实物电路连接中的应用

浙江省温州市永嘉县碧莲中学　郑新光

大多数老师在使用Power－Point做实物连线题应用的课件时，课件中的导线连接都是课件制作者在程序中设计好的，在展示时间和空间上是线性的、不可逆的，不便于学生任意选择与组合，师生间欠缺互动性，忽略了制作多媒体课件中的一个交互性原则。于是笔者就想到了用PowerPoint2003中的画笔来实现实物电路连接。 例题　如图1所示，有一个电阻Rx，其电阻大约在40～50Ω之间，现要进一步测量其电阻，手边现有器材：电源（电动势12V，内阻为0．5Ω）；电压表（0～3V～15V，内阻约为10kΩ）；电流表（0～0．6A～3A，内阻约为1Ω）；滑动变阻器R1（阻值0～10Ω，额定电流2A）；开关S和导线若干。现用笔画代替导线，在实物图1上连好实验电路。 下面介绍用画笔来实现实物电路连接： 1．检查计算机是否安装了Microsoft Office Power－Point2003软件。若无，请在自己的计算机上安装。 2．运行PowerPoint2003，单击菜单“视图”→“工具栏”→“任务窗格”命令，打开“任务窗格”，然后单击“任务窗格”顶部的“开始工作”按钮，选择“幻灯片版式”，在“幻灯片版式”面板中，选择“内容版式”、“空白”，新建一个空白文档。 3．在空自文档上分别导入电源、电阻Rx、开关、电流表、电压表、滑动变阻器实物图片。 4．放映该幻灯片。单击鼠标右键。在弹出的菜单中选择“指针选项”中的“圆珠笔”（如图2所示）。这样鼠标箭头就变成了一个点（若选择“毡尖笔”。画出来的线粗些），可以任意画线（如图3所示）。 （1）若想重点强调某条线路。还可以选择不同颜色的画笔进行画画。做法如下：在幻灯片放映状态下单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“指针选项”，在“指针选项”中选择“墨迹颜色”选项后的选色器（如图4所示）。选择笔的颜色即可。 （2）若某条线路画得不满意或错误，还可以擦除该线路进行修改。做法如下：在幻灯片放映状态下单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“指针选项”中的“橡皮擦”（如图5所示），这样鼠标箭头就变成了一块橡皮擦，单击该线路即可。若想重新画线路，在图5上选择“擦除幻灯片上的所有墨迹”后再画，较为方便。 小结：随着计算机硬件和计算机网络的飞速发展，多媒体课件在信息化教育中扮演了重要的角色，合理地使用多媒体课件，可以很大程度地提高教学效果，优化教学过程。而PowerPoint是微软Office系列办公软件中的一款，此软件入门容易且操作简单，只需简单的步骤就可以完成课件的制作，已经成为教学一线教师制作的首选软件。效果也非常的好，不仅可以随心所欲地连接，而且学生的积极性也大大提高了，而且教师可以根据学生画出的线路，及时地给予纠正、评定，同时修改起来相当方便，教学效果非常明显。

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学生电源的工作原理与检修



河南省新乡县农业中学　孔凡福



学生电源是供中学物理实验时作为低压交直流电源和6V稳压电源使用的实验仪器。在日常使用中由于各种原因产生各种故障，这就需要物理教师或仪器管理人员进行必要的修理。现以目前使用较多的集成电路结构的J1202型学生电源为例，介绍其工作原理和常见故障的检修方法。

一、学生电源（J1202型）的工作原理

学校使用的J1202型学生电源的电路原理图（不同厂家生产的产品其电路原理和结构基本相同）如图1所示。该电路由低压交直流电路、低压交直流输出过载保护电路和直流稳压电路三部分组成。



低压交直流电路由电源变压器B的次级绕组3～10端形成抽头分压，通过开关S2转换连接，获得2～16V每隔2V一挡共8挡的低压交流电压，直接由低压交流接线柱输出。上述各档交流电压经过变压器次级绕组11～12端加以补偿后由桥式整流电路D5～8整流形成脉动直流电压，由低压直流接线柱输出。调节S2，可获得2～16V每隔2V一挡的直流电压。

低压交直流输出过载保护电路，主要由干簧管J2和继电器J1等组成，由发光二极管ZD2进行过载指示。干簧管J2的绕组和继电器J1的常闭点J1a串联在交直流输出主回路中。12V次级绕组13～14端的交流电经D1～D4桥式整流后为继电器J1和发光二极管ZD2提供工作电压。当交直流输出电流小于2A时，J1a闭合，主回路导通，保证正常输出，J1b与J2a都断开，过载指示发光二极管不发光。当交直流输出电流超过额定值2A时，流过干簧管绕组J2的电流使干簧管内触点J2a闭合，过载指示发光二极管ZD2两端有电压而发光，继电器J1有电流通过，从而引起常闭触点J1a断开，常开触点J1b闭合，主回路被切断，即保护电路动作。J1b的闭合使继电器自锁，保持ZD2发光指示过载，而不会因主回路断电时触点J2。断开而导致J1和ZD2没有电流通过。过载或短路故障排除后，必须切断主机电源再重新开机才能使继电器J1脱离自锁状态，恢复为正常供电状态。

直流稳压电路由变压器次级绕组13～14端输出的12V交流电压经桥式整流电路D1～D4整流和电容器C2滤波后得到平均值为15V左右的直流电压，输入三端固定集成稳压器IC1（M7806），从其输出端输出稳定的6V直流电压。M7806内部有自动限流功能，不需另设输出过载保护电路。

下面谈谈常见故障的检修方法：

二、学生电源的常见故障检修

（一）低压交直流电路的常见故障检修

1．接通电源开关后交直流均无输出

（1）电源指示发光二极管ZD1不亮且直流稳压也无输出。先检查电源插头与插座是否接触可靠，电源引线是否断路，电源开关是否烧蚀而接不通电路，保险管是否损坏。若以上检查均正常，则是电源变压器损坏。用多用表欧姆挡测变压器初级绕组的直流电阻，一般应为50Ω左右，否则，更换电源变压器。变压器次级由于导线较粗很少有断路现象。若在上述检查中发现保险管中的保险丝熔断，说明存在着短路现象，故障可能是电源变压器绕组匝间短路、整流二极管击穿、滤波电容漏电或击穿、三端稳压集成电路击穿等。可采用分割法及先易后难，先几率大后几率小的原则逐步确定故障范围。先断开变压器次级13～14端到D1～D4的引线，装上同规格的保险管通电试验，如果保险管无损坏且低压交直流输出正常，则是D1～D4、C2～IC1有损坏而短路，用多用表即可判定IC1（M7806）的好坏可用一个新品与其对比测量即可判定。如果通电后仍烧保险管，再把变压器次级绕组12端到桥式整流电路D5～D8的引线断开重复试验，若还烧保险管则是变压器匝间短路，更换变压器。若不烧保险管则是整流二极管D5～D8有击穿现象，同时过载保护电路可能失效或动作迟钝。

（2）若电源指示发光二极管ZD1亮且稳压输出正常，则是开关S2上交直流输出主回路的引线脱焊或继电器J1的常闭触点J1a断路。干簧管的绕组断路也会引起该故障，但干簧管绕组的导线较粗，很少会断路。

2．低压交流输出正常而无直流输出或直流输出电压很低

这种故障只能是桥式整流电路中D5～D8有断路的，若有一个二极管断路，全波整流变为半波整流，使输出电流变低，若有两个以上断路则无直流输出。

3．某一个挡位无交直流输出，其他输出正常

这种故障是开关S某一挡位上的引线脱焊，补焊即可。

（二）稳压电路的故障检修

1．直流稳压无输出

用多用表直流电压挡测M7806输入端对地电压，应有15V左右的电压，如果测得的电压正常而输出端无电压则是M7806损坏。如果测得的电压为零或很低，则是整流滤波元件D1～D4及C2损坏，或是变压器次级绕组13～14端断路，用多用表按常规测量即可判定。

2．稳压性能差

该故障原因之一是电容器C2容量变小或漏电、失效，可代换试验。另一原因是M7806损坏，应予以更换。

（三）低压交直流过载保护电路故障检修

1．输出过载时继电器J1不动作

接通主机电源测J1有无工作电压，若无工作电压则是整流二极管D1～D4或变压器次级绕组13～14端有断路现象，这时稳压输出也不会正常。若继电器J1有正常的工作电压，可用导线将干簧管J2的常开触点J2a（即干簧管的两端）短接一下。此时，若继电器吸合，过载指示二极管发光，则是干簧管J2损坏。若继电器仍不吸合，则是继电器J1损坏，应予以更换。

2．过载保护电路误动作

输出电路负载不过载时，保护电路就动作，故障原因可能是干簧管J2击穿短路，即常开触点J2。变为常闭状态。可焊开干簧管的一端，若继电器J1释放，则应更换干簧管，若仍不释放则是继电器J1的常开点J1b烧蚀短路，应更换继电器。

3．交直流保护电路的动作电流不合乎要求

这种故障是由于干簧管与其绕组间的相对位置发生变化引起的，可重新调整绕组在干簧管上的位置一般来说，绕组往中心位置移动，动作电流变小，往两侧移动，动作电流变大。

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为什么日光灯在断电瞬间还会不停地闪烁？



重庆市垫江县包家学校　冉顺才



不知大家有没有注意到这个现象：家用日光灯亮了一段时间后将其开关断开，发现日光灯的两端呈现“白色”，有时中间也呈现“白色”，并且“白色”部分还在不停地闪烁（在晚上现象更明显）。这是为什么呢？

一、整体电路（如图）



二、工作原理

当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于灯管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使管内水银产生蒸气，随后水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，涂在灯管内壁的荧光物质就发出乳白色的可见光──日光灯光。

三、原因分析

当日光灯开关断开后的瞬间，由于灯丝温度较高，还会发射出电子，它能将管内的汞蒸汽电离，还能使管内壁的荧光物质发光，所以，日光灯的两端会呈现“白色”。当日光灯工作时间过长后，再将开关断开，此时因灯丝温度更高，还能发射出更多的电子，使汞蒸汽电离，使荧光物质发光，于是中间也呈现“白色”。至于“白色”部分还在不停地闪烁，是由于开关断开后，那时灯丝发射出的电子处于不稳定状态，导致汞蒸汽的电离也不稳定，紫外线的发射也不稳定了，以至于造成荧光也不稳定了，因此会见到“日光灯在断电瞬间还会不停地闪烁”这一现象。

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静电复印原理



山东省莱芜市莱城区苗山镇中心中学　孙奉泉



随着经济的增长和科学技术的发展，复印机已越来越普及，文件、材料和图纸等放进复印机，一会儿就可复制出若干份来，真是大大减轻了手工劳动，且又节省了时间。

复印机大多是根据静电原理设计的，这里有一个小实验可以说明静电复印的基本原理：找一张旧的唱片，放在桌子上，用一块绸布在上面迅速摩擦，这样唱片由于摩擦而带了静电。然后用手指在唱片上“写”上几个字。当然，这些字人眼是看不见的。这样静电母板就做好了。

接着在一张纸上放些面粉，并用嘴轻轻地将纸上的面粉均匀吹到唱片上，由于电荷具有吸引轻小物体的性质，唱片上有电荷的地方就吸上了较多面粉，而用手指写过“字”的地方由于电荷通过人的手散失了，因此不能在吸引面粉。这样在唱片上就将手指写上的几个字隐隐约约得显现出来。这就是静电复印基本原理的模仿实验，你不妨可以试一试。

在实际应用的静电复印机中代替唱片的部件称为硒鼓，字也不是用手写的，而是用光照上的 。当硒鼓充电以后，经过光照处理，照光的部分电荷就会消失，文字、图像等遮光的地方，电荷不会消失。当复印的黑粉撒到硒鼓上时，有文字、图像的地方由于相对应的硒鼓带电，可以吸引黑粉，这样就可把原稿上的字或图转印到一张白纸上。

这就是静电复印的原理，同学们，你明白了吗？

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我们祖先对电的认识



张宪魁



　　我们的祖先，很早就十分注意大自然中的雷电现象，并且进行了细致的观察。远在公元前1500多年，殷商时代的甲骨文字中就出现了“雷”字。到稍晚的西周，在青铜器上又出现了“电”字。

　　关于雷电的成因及其本质，我国古代的思想家和科学家，从对自然界物质本源的认识出发也作过不少探讨。东汉的王充在《论衡》中，对雷电成因作了如下的解释：夏天阳气占支配地位，阴气与它相争，于是发生碰撞、摩擦、爆炸和激射，从而形成雷电。他还举出五个例证说明雷电就是火，并用以驳斥了雷电是“天公发怒”的迷信之说。

　　关于尖端放电现象，早在西汉末年，人们就已开始对它进行观察记录了。三国和南北朝时代，古籍中就出现过“避雷室”，这说明当时我国已经有了避雷装置。

　　关于物体经过摩擦后能够吸引轻小物体的现象，我国认识得也很早。西汉末年（约公元20年前后），《春秋纬·考异邮》中就记载有，经过摩擦的玳瑁（一种跟龟相似的海生爬行动物，它的甲壳叫玳瑁）能够吸引轻小物体。

　　西晋时的张华在他所写的《博物志》中，记载了常见的静电现象，如梳子与头发摩擦而起电、外衣与不同质料的内衣（如毛皮、丝绸）摩擦也可以起电，而且天气干燥时，还能看到小火星，并听到微弱的声音。