简易物质导电性发光检测仪制作与应用

潘国荣

摘要：针对有些初中学校实验设备匮乏而不能开设“物质的导电性”实验，尝试利用实验室通常易得的材料，如小木板等绝缘板、铜片、铜丝、小弹簧、5号或7号小干电池、大号发光二极管等，制作了简易的“物质导电性发光检测仪”。实践表明，该仪器能够简便、安全、快速及高效地检测物质的导电性，可用于物理、化学的课堂教学或学生的课外实验探究活动。

关键词：物质导电性；简易发光检测仪；实验仪器

文章编号：1005–6629（2015）4–0060–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

有关固体、液体、溶液的导电性实验是初中物理、化学的重要实验。由于教科书所使用的装置与仪器相对复杂，某些学校没有设备可做，有的教师嫌麻烦不愿做，导致物理、化学教科书中有关物质的导电性实验形同虚设，没有发挥其应有的作用。笔者通过不断的实验与改进，设计制作了“物质导电性发光检测仪”。它能够快速高效地对物质导电性进行检测，因而既可以方便地应用于物理、化学的课堂教学中，也可以随时随地安全地应用于学生的课外实验探究活动。下面作具体介绍，供老师们教学使用。

1 “物质导电性发光检测仪”的制作

1.1 制作材料

小木板、硬纸板或塑料板等绝缘板、铜片、铜丝、小弹簧、小气钉或大头针、502胶水、5号或7号小干电池、发光二极管（红光、9×12mm规格）等。

1.2 制作方法

用小木板等绝缘板制作内空大约为7号电池用的20×50×10mm或5号电池用的28×55×14mm规格的小方框。在两头距两边各5或7mm处分别凿两个小孔，一头安装发光二极管，另一头安装铜丝作电极探针。发光二极管正极一边安装铜片、负极一边安装小弹簧；铜丝电极中负极一边安装小弹簧、正极一边安装铜片，这样就制成“物质导电性发光检测仪”了，以下简称“发光检测仪”，装上电池就可以使用了，如图1与图2所示。

2 物理教学中的应用

“发光检测仪”在初中物理教学中的应用主要是两个方面。

2.1 检验导体与绝缘体

给“发光检测仪”装上电池后让两根铜丝探针接触发光，说明“发光检测仪”正常，即可以用于实验了。把需要检测的物体直接跟“发光检测仪”的两根铜丝探针接触，二极管发红光，是导体。如果二极管不发光，就是绝缘体。我们还可以根据二极管的发光强度来判断导体的导电性强弱。

2.2 比较电阻大小

把需要检测的物体直接跟“发光检测仪”的两根铜丝探针接触，二极管发出强的红光，说明电阻小；二极管发出的红光弱，说明电阻大。如果待测物体体积较大时，可以在“发光检测仪”的两根铜丝探针上加长铜丝来使用，不影响效果。

3 化学教学中的应用

3.1 教科书实验装置存在的问题

仁爱版初中化学教科书[1]中溶液的导电性实验如图3所示，人教版初中化学教科书[2]中溶液导电装置如图4所示，沪教版初中化学教科书[3]中溶液的导电性实验装置如图5所示。

从上述实验装置示意图可以看出，教科书的装置比较繁杂，操作不方便；使用的液体要盛到烧杯的三分之二，非常浪费。

3.2 微型化改进

我们在使用“发光检测仪”对晶体或溶液进行导电性实验时，作了如下的微型化改进。

3.2.1 自立U型管改进法

用80×10mm规格的玻璃管做成一个U型管，用7号橡皮塞在小的一端凿一个凹槽，把U型管下端固定在凹槽内，使U型管能够在橡皮塞上立起，如图6所示。

用胶头滴管吸取1～2mL溶液注入U型管里（酸与碱的溶液可以分别在U型管的两边滴加1～2滴的紫色石蕊试液，使溶液呈现美丽的红色或蓝色，增强实验的观赏性），把“发光检测仪”的两根铜丝探针分别插入U型管的两边，让“发光检测仪”立在U型管的上面，如果二极管不发光，说明溶液不导电；如果二极管发出了红光，说明溶液能够导电。如图7、图8所示。

3.2.2 小药瓶改进法

可以用0.5g“注射用头孢拉定”小药瓶代替自立U型管。在干燥的小药瓶里装少量盐的晶体，把“发光检测仪”的两根铜丝探针一起插入小药瓶里，让“发光检测仪”立在小药瓶上面，二极管不发光，说明盐晶体不导电；向小药瓶里的盐晶体加入1～2mL蒸馏水，把“发光检测仪”的两根铜丝探针一起插入小药瓶里，二极管发出了红光，说明盐溶液能够导电，如图9所示。

用胶头滴管吸取1或2mL的酸或碱的溶液分别放入小药瓶里（酸与碱的溶液可以在小药瓶里滴加1～2滴的紫色石蕊试液，使溶液呈现美丽的红色或蓝色，增强实验的观赏性），把“发光检测仪”的两根铜丝探针一起插入小药瓶里，让“发光检测仪”立在小药瓶的上面，如果二极管不发光，说明溶液不导电；如果二极管发出了红光，说明溶液能够导电。如图10、图11所示。

4 生活中的应用

“发光检测仪”除了在物理、化学的课堂教学和学生的课外实验探究活动中使用以外，在生活中也有多种用途，可以随时随地检验各种物体的导电性能。

4.1 检测导线的合格性

判断一卷（节）导线中间是否完好时，我们可以用“发光检测仪”来检测，如果导线的两端分别连接在“发光检测仪”的两根铜丝探针后二极管发光正常，说明导线完好。发光不连续，导线内部可能有断裂处，接触不好。不能发光，说明导线内部已经断裂，不能连通。

4.2 检测电子元件是否损坏

可以用来检测电子元件是否损坏等。如对于电解电容，可以判断其具有正反方向都漏电的特性。如果电解电容的两个接线脚分别连接“发光检测仪”的两根铜丝探针后，无论正向测试还是反向测试，发光二极管都很亮，说明电解电容正反向都存在漏电电阻。

4.3 检验人体的导电性

当把人体与“发光检测仪”的两根铜丝探针连接后，就会观察到二极管发出亮光，如果两只手比较干燥，则光亮较弱，说明此时人体电阻值大；如果两只手比较潮湿则光亮较强，说明此时人体电阻值较小。

5 “发光检测仪”的创新点

“发光检测仪”的创新之处是：

（1）使用大号发光二极管（发红光）代替小灯泡，发光强度大，红光对比性强，现象明显，便于观察。

（2）使用铜片与弹簧固定电池后，避免了繁琐的导线连接。

（3）电池的两极自然分开了，不需要安装开关。

（4）电池两极与发光二极管的两极直接接触，更加直观。

（5）装置固定成仪器，能够长期使用，减轻了实验前期的准备工作。

（6）小的电极、电池、电灯自然组合为一体，使仪器非常轻巧。

（7）仪器自带电池，不需要环境提供电源，可以随时随地进行实验，非常方便和安全。

（8）一种仪器多种用途，能够用于多学科的实验探究活动。

6 “发光检测仪”的优点

“物质导电性发光检测仪”的优点是多方面的：一是所用材料便宜；二是制作简单，学生都能够制作；三是小巧轻便用途广泛；四是使用大号发光二极管后灵敏度高，发光强度增加，便于观察，效果好；五是使用非常安全，无危险；六是用于化学课探究晶体与溶液导电性实验，可以使实验微型化，大大节约了药品，符合现代环保要求；七是能够为学生提供安全的课外实验探究活动装置，增加学生动手动脑的学习机会。

7 完善“发光检测仪”的方法

“物质导电性发光检测仪”看起来比较简单，可以有许多完善方案：一是使用更加小型的纽扣电池，使“发光检测仪”更轻巧；二是使用发光效果更好的发光器，让“发光检测仪”更加节能环保；三是加装数字显示器，可以测量物质导电性强弱；四是改用充电式电池，可以让“发光检测仪”使用时间更长而不必更换电池等。如果把上述完善方案优化协调统一在一个“发光检测仪”上时，就可以制成一个比较先进的“物质导电性发光检测仪”了。

参考文献：

[1]沈怡文，陈德余主编.义务教育教科书·化学（九年级）（上册）[M].北京：科学普及出版社，2012：146.

[2]王晶，郑长龙主编.义务教育教科书·化学（九年级）（下册）[M].北京：人民教育出版社，2012：57.

[3]王祖浩，王磊主编.义务教育教科书·化学（九年级）（下册）[M].上海：上海教育出版社，2012：8.