電池短路實驗改進方案五則

申屠蘭芳

摘? 要：短路實驗采用低壓電源，安全性高，既能提高學生興趣，又不會加劇學生對電的恐懼;實驗中短路前后現象差異顯著，短路時溫度升高、發光、熔斷、產生火花、引燃火柴等現象明顯，充分說明短路時電流急劇增大導線發熱甚至發生火災，學生印象深刻;實驗取材方便，操作簡單，利于推廣。

關鍵詞：初中科學;短路;實驗改進

中圖分類號：G633.7? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1992-7711（2020）36-211-01

一、實驗原型及其不足之處

（1）實驗原型：在浙教版科學八年級上冊第四章第一節《電路圖》中有“電池短路”這一學生探究活動，該實驗原型為：“如圖，用導線將一節干電池的正負極連接起來，用手摸一下導線，導線是否發熱？”該探究活動的意圖是讓學生通過親身實踐來認識短路現象和體驗短路的危害，從而得出必須防止電源短路。

（2）不足之處：

①現象不明顯，疑惑重重。該實驗由于干電池的內阻較大而導線的電阻很小，再加上導線散熱又快，故導線發熱現象不明顯，學生可能會懷疑導線是被手焐熱的，導致學生對“電源短路時由于電路中的電流過大損壞電源，嚴重時會引起火災”的感性認知不深，對短路危害認識不夠，甚至會對此產生懷疑。

②不能作演示，浪費較大。此實驗是利用人體熱覺來感知短路時導線發熱，不是從視覺上來體驗，故只能作為學生活動，不能作為演示實驗。學生天生好動，學生在活動中長時間短路或多次實驗，會導致使用過的干電池在接下來的實驗中不能正常使用，造成較大的浪費。

二、短路實驗的改進

電池短路實驗改進的目的是有效地解決原實驗中的不足之處，提供一種安全性高、操作方便、現象明顯、成功率高的演示實驗。

改進后的實驗原理如圖甲所示。為了確保實驗安全，電源電壓不宜過高，實驗中采用一節9伏或兩節1.5伏的干電池作為低壓電源。A、B兩點之間接上保險絲、鋁絲線、細鐵絲等（如圖①、圖②、圖③，具體見方案1-方案5）。為了便于進行短路時與不短路時的對照，突出短路的危險性，在電路中串聯上一只燈泡L與開關S2，燈泡L只要與電源電壓相匹配即可，實驗中采用額定電壓為幾伏的礦燈燈泡、摩托車燈泡、汽車燈泡或實驗室中的小燈泡等均可。

【方案1】用兩節1.5伏的干電池串聯后作為電源，在A、B兩點之間接上一段1A的保險絲，并將保險絲繞在溫度計的玻璃泡上，如圖①所示。當閉合S1，斷開S2時，A、B兩點之間的保險絲與燈L串聯，燈L發光，溫度計示數升高不明顯，10秒鐘內溫度上升2oC左右（如下左圖）;當同時閉合S1、S2時，電源與燈L同時被短路，燈L不發光，溫度計示數明顯升高，10秒鐘內溫度上升30oC左右（如下右圖）。

【方案2】用一節9伏的干電池作為電源（下圖中的9伏電池盒帶有開關），在A、B兩點之間接上一段長5厘米左右的1A保險絲，如圖②所示。當閉合S1，斷開S2時，保險絲與燈L串聯，燈L發光，保險絲無明顯現象（如上左圖）;當同時閉合S1、S2時，電源與燈L同時被短路，燈L不發光，保險絲很快變軟并熔斷（如上右圖）。

【方案3】用一節9伏的干電池作為電源，在A、B兩點各接上一段鋁芯導線，如圖③所示。當閉合S1，斷開S2，兩鋁芯導線相碰時無火花，燈L發光（如下左圖）;當同時閉合S1、S2，兩鋁芯導線相碰時有劇烈的火花（如下中圖），并能將火柴引燃（如下右圖），燈L不發光。此實驗中電源只需兩節1.5伏的干電池串聯就能產生火花，并將火柴引燃。

【方案4】用兩節1.5伏的干電池串聯后作為電源，在A、B兩點之間接上一段長2厘米左右的鋁絲線（剝去鋁芯導線外的絕緣層，再取其中的一根即可。鋁芯導線在一些小電器或電動玩具中都可以找到。），如圖②所示。當閉合S1，斷開S2時，鋁絲線與燈L串聯，燈L發光，鋁絲線無明顯現象（如下左圖）;當同時閉合S1、S2時，電源與燈L同時被短路，燈L不發光，鋁絲線發紅變亮并很快熔斷（如下右圖）。

【方案5】用兩節1.5伏的干電池串聯后作為電源，在A、B兩點之間接上一段長2厘米左右的細鐵絲（從鐵質窗紗上取下一段即可），如圖②所示。當閉合S1，斷開S2時，細鐵絲與燈L串聯，燈L發光，細鐵絲無明顯現象（如下左圖）;當同時閉合S1、S2時，電源與燈L同時被短路，燈L不發光，細鐵絲發紅，當把火柴頭接觸細鐵絲時，火柴馬上被引燃（如下右圖）。

三、改進實驗的優點

①取材方便，操作簡單。改進實驗中用到的溫度計、保險絲、鋁芯導線、細鐵絲、小燈泡、干電池等在生活中都很容易得到，取材方便。實驗原理清晰，操作簡單，利于推廣。

②現象明顯，消除疑惑。改進實驗中短路前后現象差異顯著，短路時溫度升高、發光、熔斷、產生火花、引燃火柴等現象明顯，充分說明短路時電流急劇增大會損壞電源甚至發生火災，這樣就自然而然地消除了學生心中的重重疑惑。

③安全可靠，成功率大。實驗中采用9伏或1.5伏的干電池作為電源，電壓低，安全性高。實驗中熔斷或產生火花時一般沒有熔化物掉落，即使有熔化物，熔化物也很少，在落地前溫度已降到足夠低，不會發生其他危險。這樣安全的實驗既能提高學生興趣，又不會加劇學生對電的恐懼，因此誰都敢去做，而且成功率大，誰都愿意去做。

④可作演示，節約環保。實驗是從視覺上來體驗短路的危害，故可作為演示實驗，避免學生活動造成的浪費。實驗可反復進行，成本低，達到節約的目的。

（作者單位：浙江省東陽市歌山鎮第一初級中學，浙江? ?東陽? ?322100）