初中物理改進與創新實驗設計方案

王偉超

一、實驗課題名稱

高壓的魔力

二、實驗設計思路

原理：用高頻振蕩電路在電視機的高壓包初級線圈上產生互感，而讓次級線圈輸出大約2萬伏的微電流高壓。把高壓輸出線端附近的空氣電離，繼而對地產生高壓放電，形成電弧，而且溫度很高。

三、實驗器材在教材中的作用

在人教版九年級物理第十九章第3節內容里，安全用電原則提出不接觸低壓帶電體，不靠近高壓帶電體，但只是枯燥文字的說明。為了讓學生直觀高壓放電現象，易于理解為什么不要靠近高壓輸電線，特設計了本實驗彌補書本上實驗的空白。通過實驗現象產生強烈的視覺效果，讓學生更明確不安全用電的危害性。

四、實驗器材

銅板，電視機高壓包，高頻振蕩器，導軌，電極2支，24V15A開關電源，木箱，散熱小風扇，高壓滅弧劑，控制開關，導線等

五、實驗原型及不足之處

傳統的實驗方法是用手搖起電機產生高壓電弧，但器材容易受空氣濕度和機械故障等影響，成功率不好把握。產生的電弧很細很短，稍遠的同學很難看清楚，且演示單一，學生易失去關注度。

六、實驗創新與改進之處

1.高壓輸出銅板周圍有強大的電離場，當公地電極接近銅板時會產生高溫電弧，可以拉長至6～8cm，還可以點燃紙條，現象非常明顯，直觀高壓放電現象。

2.模擬人靠近高壓會有危險。把熒光燈靠近高壓銅板，會看到熒光燈被電離的電場導通而發光，借此來警示不要靠近高壓帶電體。

3.還可以利用測電筆體會電弧觸電，用筆尖去靠近高壓帶電銅板，筆尖無需接觸高壓銅板，即可發現測電筆的氖泡被通電點亮。

4. 分別利用尖端電極和圓球電極來模擬避雷針和建筑物，通過改變金屬尖端和圓球到高壓銅板間的距離來比較放電現象，從而更好認知避雷針的作用以及設計和安裝要求。

七、實驗操作步驟

從高頻振蕩電路接入12或24V的穩壓電源，這時高壓輸出端可以輸出高壓（不能觸摸），把高壓包的地線慢慢靠近高壓輸出端，當靠近至1～2cm的時候就可以產出電弧，產生電弧后可以適當拉長電弧的距離，讓放電現象更震撼，易于觀看。可以放一張紙在兩個電極中間，紙張馬上燃燒起來，也可以在高壓銅板邊放置熒光燈或測電筆，增加多樣性現象。

模擬避雷針工作時，先把尖端和圓球兩個電極都放置離高壓銅板1cm左右，通電看到是尖端電極導通電弧，然后把尖端電極慢慢往后移動至4～6cm左右，會發現電弧轉移到圓球電極導通。所以可以很好解說為什么避雷針要設計尖端并安裝比建筑物要更高。

注意：高壓銅板工作時絕不能直接觸摸，拉電弧時會產生高溫，每次電弧放電連續工作不要超過20秒，整體演示不要超過5分鐘。

八、實驗效果

讓學生直觀高壓電離放電現象，產生強烈的視覺效果，彌補書本上只是枯燥文字的說明，也更易理解為什么不要靠近高壓輸電線，增強安全用電意識。如果生活中發生高壓觸電是非常危險的（包括雷電），通過這個高壓電弧放電讓學生更直觀更明確知道這個危害，并了解到避雷針的知識。

九、自我評價

該實驗裝置比感應式手搖起電機更容易產生電弧，且電弧更強更長，還可以點燃紙條，使熒光燈發光，把試電筆通電發光，現象明顯，具有多變性，效果新穎。并能模擬避雷針的工作過程，填補書上的空白實驗，有助學生更好認識高壓觸電的危害。但實驗器材具有一定的高壓危險性，使用過程要向學生說明清楚，避免學生觸電意外發生。

（江門市江海區禮樂中學，廣東 江門 529060）endprint