玻璃導電演示實驗的改進和啟示

錢浩鋒

【摘 要】華師大版科學八年級下冊第四章第二節《電路》為了說明導體和絕緣體沒有絕對的界限，選用玻璃做研究對象。在室溫下，普通玻璃是很好的絕緣體，但加熱到紅熱狀態時會導電，用教材64頁中所示的材料做很難獲得成功。在經過一系列改進后，實驗操作簡單，容易完成。

【關鍵詞】玻璃導電;實驗改進

室溫下，普通玻璃是很好的絕緣體。華師大版教材八年級下冊第四章第二節常用電器的教學中要求學生知道一定條件下絕緣體會轉變為導體。

一、對于實驗的困惑：

困惑1：根據教材內容，取一白熾燈燈泡，敲破玻璃取燈芯部分，組裝成類似書本的裝置，用酒精燈加熱（圖1），灼燒15分鐘后仍未發現小燈泡發光。重復上述實驗，小燈泡仍不發光。

困惑2：在以往的教學中，這個演示實驗的開展也做過一些改進，將電源換成220V的交流電，小燈泡換成220V15W左右的白熾燈（圖2），效果也不錯。在網絡上也能找到很多這樣改進后的實驗。但是220V電壓太高，而且實驗中有部分導線裸露在外，存在比較大的安全隱患。

困惑3：其他器材不變，將酒精燈改成酒精噴燈給燈芯加熱，使小燈泡發光。但是酒精噴燈的使用過程太過繁瑣，操作不方便。

二、個人思考

針對玻璃在紅熱狀態能導電的這一實驗事實，我進行了一些思考：玻璃要達到紅熱狀態，必須要溫度很高的熱源進行加熱;另外常溫下普通玻璃電阻很大，加熱過程中，電阻有一個逐漸下降過程，而課堂上又不能花大量的時間去等，因此需要一個在弱電流下能發光的物體。因為沒發現合適的器材，也就一直用220V的電壓，小心翼翼地做著這個實驗。

三、實驗改進

1.初步設計

第一次做了一個很簡單的裝置，將燈芯掛在兩條銅絲上，用丁烷噴槍加熱。在實驗開始前，先簡單的測了兩種小燈在1.5伏電壓下發光時的電流，分別是：普通小燈0.44A，LED小燈0.051A。

為了達到更好的實驗效果，重新制作了一個實驗臺。同時考慮到白熾燈逐步被淘汰，在加熱的材料上也試著用普通的玻璃管代替白熾燈的燈芯。使用時，將兩根粗銅線分別插入玻璃管中，中間留少量空隙（避免短路），擱在同樣用粗銅絲做成的架子上，（如圖3）

2.逐步完善

在仔細觀察了實驗裝置后做了分析改進：銅絲擱在粗銅絲架子上，接觸電阻太大。于是將銅絲架子改成鱷魚夾并且在導線連接處用錫焊焊住。將LED燈珠改為LED燈片。加熱材料盡量跟教材一致，采用白熾燈的燈芯。

經過上述改動后，與教材中的實驗相比主要有以下變化，并測得一組發光時的電流值，見下表：

①發光物，換成LED燈片。普通小燈泡正常發光的電流是0.3A，即使發出微弱的光，測得其電流0.1657A左右;LED燈片發光時的電流可以小到0.0042A，（圖4）兩者相差巨大。

②適當提高電壓（6V）。但仍控制在安全電壓之內。加熱改用丁烷噴槍?；鹧鏈囟瓤蛇_1100℃左右（數據來源百度百科，氣焊槍）比酒精燈高出很多。

完成這些改進后，用新的裝置（圖5）實驗的成功率達到100%，而且速度也比較快，一般加熱30秒左右就能見到LED小燈發光，但是燈芯的變形還是很嚴重。

3.進一步探究

為解決燈芯容易熔化變形，以及白熾燈逐步退出市場的問題，再次試著用玻璃管代替白熾燈的燈芯做這個實驗。將內徑2.4毫米左右的薄壁玻璃管，切成2-3厘米長的一段，兩頭插入銅絲，銅絲之間留出2-3毫米的間隙，固定在鱷魚夾上夾緊。用

丁烷噴槍加熱30秒左右，LED燈片發光（圖6）。玻璃管可以重復使用2次，插入玻璃管中的銅絲可以重復使用，只需在每次使用前用沙皮打磨。

四、實驗改進的啟示

啟示一：實驗的改進需要用心觀察留意日常生活

啟示二：實驗改進不一定是大成本大制作

啟示三：關注科技型產品為我所用

【參考文獻】

[1]何新勝.如何做好“玻璃導電”演示實驗;物理教學探討;2002年

[2]馮朝駿、董衛中.演示玻璃導電實驗的做法;湖北中小學實驗室;2000年

（作者單位：浙江省寧波市江北區育才實驗學校）