巧用普通验电笔做电磁学趣味实验

特古斯

(通辽职业学院 内蒙古 通辽 028000)

验电笔是电工经常使用的工具之一，用来判断物体是否带电,进行低压核相,测量线路中任意导线之间是否同相或异相,判别交流电和直流电及判断直流电的正负极等.笔者在物理教学中结合教学内容增设了如下几个趣味性及实用性都很强的小实验，激发了学生的学习兴趣和积极性，取得了良好的教学效果.

1 演示电容器的放电

在电容器教学中，为了使学生直接获得电容器充放电现象方面的感性认识，笔者在教学中完成常规实验外还增设了如图1所示的趣味小实验.

图1

实验器材：单相插头电源线,洗衣机中使用的电容器(8 μF，450 V),普通验电笔,两个焊有绝缘导线的鳄鱼夹,绝缘胶布等.

实验过程：首先利用电烙铁将电源线与电容器的两个电极焊接牢固，用两个鳄鱼夹分别夹住验电笔的金属笔尖和笔尾；然后将电源线插入交流220 V的电源插座中，给电容器充电10余秒钟.再把插头拔出，当把验电笔两端的导线同时跟电源线插头的两个铜柱接触时，验电笔的氖泡立刻发出明亮的、桔红色的光，且持续几十秒钟.实验现象直观、生动，不仅激发了学生实验操作的兴趣,而且使学生对电容器充放电现象有了很深的印象.

2 演示感应带电

人们在接触电风扇、电冰箱、洗衣机、电饭锅、电脑、电视机等家用电器时，有时出现麻手的感觉，往往畏惧而不敢使用.其原因包括漏电、静电、感应带电等,其中感应带电的情况居多.由于电器的电路部分与不带电金属壳之间存在分布电容以及一定的绝缘电阻，当内部的交流电路产生交变电磁场时，就会在机壳上出现一定的感应电压.为使学生直接获得电磁感应现象的感性知识与印象，笔者设计了如图2所示的实验供学生使用.

图2

实验器材：取两支普通验电笔，在第1支验电笔笔尖金属杆上用绝缘塑料胶带裹一层.然后取宽度为2 cm的铝箔纸条，将其在塑料胶带层上面紧紧包扎几层，并把铝箔纸条的末端用少量双面胶带粘接固定.

实验过程：将第1支笔插入电源插座火线孔中，另取第2个验电笔对第1支验电笔尖金属杆上的塑料胶带层和铝箔纸进行测试.当第2支验电笔与铝箔纸接触时氖泡发光.实验表明铝箔纸确实带了电并且初步判断其对地间的电压至少是50 V(因氖管起辉电压至少需50 V).然而铝箔纸并未与第1支验电笔的金属笔尖直接接触，从而说明铝箔纸带电是因为第1支验电笔笔尖金属体上有交变电压的存在,即由于电磁感应而产生了感应带电现象.在实验中与铝箔纸接触的第2支验电笔始终是亮的，但用手指直接触及第1支验电笔上的铝箔纸时第2支验电笔立刻熄灭 ，而手指离开铝箔时第2支验电笔又立刻发光.原因是当手指接触铝箔时就是接地的过程，此时验电笔被人体短路，故不能发光.因此,接地措施是有效消除感应带电的好办法，这正是家用电器外壳接地的原因之一.

为了进一步增强实验的实用性和趣味性：笔者还让学生尝试了用氖泡直接判别火线的实验,如图3所示.

图3

实验器材：单相插头,白炽灯灯座,灯泡,两根长度约为1 m的绝缘多股塑料软导线,铝箔纸,普通氖泡,双面胶带等.

实验过程：用导线将插头和灯座连接成白炽灯电路并把灯泡置入灯座上.在插头到灯座之间任选一根绝缘导线，在导线绝缘层上面直接用铝箔纸带紧紧重叠包扎几层.包扎完后将铝箔纸带的末端用少量双面胶带粘接固定.然后将插头插入电源插座中.用手指捏住氖管一端金属帽，将另一端金属帽碰触绝缘导线上的铝箔纸 .如果观察到氖管能发出橘红色的光，就可以判定该绝缘导线是火线(相线);反之为零线(中性线).为增强实验的可见度，用氖管测试时应尽量采取遮光的措施.此外,还可用新型验电笔,如南帆电工牌低压验电笔,取代氖管来测试,也获得满意的实验效果.

以上实验取材容易、过程生动、操作简单、趣味性强、实用性强，很受学生欢迎.