多功能電路綜合演示板

葉又軍

1 制作材料

單刀單擲開關4個,雙刀雙擲開關1個,發光二極管1個(廢舊學生電源指示燈就是一個發光二極管,可拆下來用),1.5 V電池1對,3 V小燈泡1個,燈座1個,50 cm×60 cm九夾板1塊,鐵支架2個,導線若干,小螺釘若干。

2 制作方法

先按圖1所示,在演示板上畫好電路圖,再用小鉆在演示板按電路圖鉆好接線小孔,然后將各元件固定在演示板上。

3 使用方法

1)演示用電器發光亮度與實際功率大小關系。合上S2,雙擲開關S5接1、2,簡化電路圖如圖2,發光二極管與小燈泡組成一個串聯電路,二極管發光,小燈泡亮度很微弱,幾乎看不出來。由功率P=I2R知,I相同,由于二極管電阻R管遠遠大于小燈泡電阻R燈,所以二極管實際功率遠遠大于小燈泡實際功率,二極管比燈泡亮得多。

2)演示電流的方向性及發光二極管的單向導電性。合上S2雙擲開關,S5接3、4,S4、S1、S3斷開,簡化電路如圖3所示,這時電流方向發生改變,電流從發光二極管負極流進,二極管不發光,說明發光二極管具有單向導電性。

3)演示照明電路中,有一種帶發光二極管的開關,晚上不開燈時(即開關斷開),二極管發光,便于在黑暗中尋找開關的位置;當開燈時(即開關合上),二極管又不發光,照明燈發光。原因:S2合上,S5接1、2,簡化電路如圖4所示,當S4斷開,二極管與燈串聯,R管>>R燈,P管>>P燈,二極管發光,燈不發光,便于尋找開關位置;當S4合上,二極管被短路,電路中只有燈,所以燈發光。

4)演示簡單串、并聯電路的連接方法及特點,圖2中已演示簡單串聯電路的連接,若某一個用電器壞了,另一個也不工作。合上S1、S3,S5接1、2,發光二極管可與燈組成并聯電路,簡化電路如圖5所示,這時二極管與燈都發光。若某一個壞了,另一個不受影響,照常發光,且并聯時亮度比它們串聯接在同一電源上要亮得多。

5)在不拆開電路的情況下借助電壓表可以探究串聯電路各部分電壓與總電壓的關系和并聯電路各支路電壓的關系。

6)此演示板還可把斷路、通路、短路等概念通過電路的連接直觀地展現在學生面前。

7)通過對演示板上復雜電路的分析,教會學生如何畫簡化電路。

4 注意事項

不能同時合上S1、S2、S3、S5或S3、S4、S5,否則會造成電源短路;該電路板不能接在家庭電路中;電源電壓最好為3 V,否則會影響發光二極管的正常發光。

(作者單位:湖北省浠水縣巴河鎮西河中學)