(贵阳市第一中学高二25班,贵州 贵阳 550081)

笔者从初二开始学习物理、初三学习化学以后,就对科学产生了浓厚的学习兴趣,课外时间在家中除了做练习、做课内的物理和化学实验外,还经常做一些生活小制作,设计制作了家用小型蓄水箱、简易自来水过滤器、简易希罗喷泉装置、简易电弧喷射装置等,本文介绍了制作电铃的详细过程,分享在制作过程中的感悟。

1 物理原理

如图1所示，开关K闭合后,整个回路通电,电流流过电磁铁,产生磁场。电磁铁的磁场与条形磁体的磁场相似,两极磁性最强,这时靠近电磁铁左端的金属吸片B就被吸引过来,固定在锯条下端的锤头D随即向右运动并敲击铃铛C。与此同时,触点A立即与锯条断开,整个电路就断开了,电磁铁中没有电流,电磁铁两端就没有磁性,锯条在弹力的作用下恢复原状,金属吸片B离开电磁铁,锯条再次与触点A接触,整个回路又连通,电磁铁中再次有电流,电磁铁两端又产生磁性,金属吸片B再次被吸引过来,锤头D敲击铃铛C,触点A与锯条断开,如此循环,锤头D不断敲击铃铛C,这就是我们听到的电铃声。

图1

2 制作材料

木条、木板、导线、锯条、自行车铃铛、漆包线、电池盒、开关、木块、薄铁片等。

3 制作工具

电钻、夹钳、锯子、榔头、铆钉枪、热熔枪、电烙铁、螺丝刀、学生电源等。

4 制作过程

(1) 根据设计计划,简单计算出所需的底座和木条、木块的尺寸,然后找一块合适的木板作为底座备用,加工制作固定触点A、固定线圈的木条和固定锯条的木块备用。

(2) 用铆钉枪将铆钉铆在锯条一端的小孔上,铆钉作为敲击铃铛的小锤(如图2)。

图2

(3) 用锯条在底座上调试一下,预估出铃铛的大致位置,然后用笔在底座上标记出铃铛的位置,将自行车上废旧的铃铛用螺丝固定在底座上(如图3)。

图3

温馨提示:由于木板比较厚,比较坚硬,直接用螺丝刀固定铃铛可能比较费时费力,可以先用电钻在木板上钻一个直径略小于螺丝直径的小孔,再用螺丝刀把铃铛固定在底座上,这样比较省时、省力。

(4) 调试锯条在木块上的位置和木块在底座上的位置,使小锤能正常敲击铃铛,然后用螺丝和热熔枪把锯条固定在木块上，再把木块固定在底座上。

需要注意的是，调试好相应的位置后,应该先把锯条固定在木块上,然后再把木块固定在底座上,如果先固定木块、再固定锯条,木块容易松动,影响整体操作进度,降低效率。

(5) 反复调试触点A(金属螺丝)和木条的位置,使触点A能与锯条直接接触,并能使锯条上的小锤D能正常敲击铃铛C,将触点A用螺丝刀固定在木条上,然后用热熔枪将木条固定在底座上。在固定触点A时,也可先用电钻在木条上钻一个直径略小于螺丝直径的小孔,再用螺丝刀固定触点A,这样也比较省时、省力。

(6) 将直径为1毫米的漆包线紧密地缠绕在作为铁芯的膨胀螺丝(长10厘米左右,五金店有售)上,缠绕两层(漆包线缠绕匝数越多,电磁铁磁性越强),缠绕时要注意漆包线两头的长度要预留长一些,至少5厘米,方便以后接线,然后用热熔枪将线圈固定在木条上。在缠绕时,由于缠绕匝数比较多,每一圈都要紧密缠绕,不能有松动,也不要使线圈弯折。

(7) 在锯条上离小锤(铆钉)三分之二左右锯条长度的距离挂上金属吸片B,然后根据电路图接线，调试整个装置(用学生电源调试比较方便),不断调整金属吸片B和线圈的位置,使整个装置工作在最佳状态(触点A能正常接触锯条,小锤D能正常敲击铃铛C),最后用夹钳把金属吸片B固定在锯条上，用热熔枪将固定线圈的木条固定在底座上。在把金属吸片B挂在锯条上之前,要先用夹钳把金属吸片加工弯折,使之能正常挂在锯条上,并能使之与电磁铁左端完美接触。

(8) 根据电路图接线,反复测试电铃,使电铃能正常工作,然后用电烙铁根据电路图将实物连接好,接线时,不要忘记接开关和电池盒,然后用热熔枪将导线和开关固定(要把开关固定在底座上能方便操作的位置),美化线路,最后装上电池,测试整个装置,电铃就制作好了(如图4)。在调试电铃时，用学生电源的不同档位从低到高逐渐调试电铃，找到一个能使电铃达到最佳工作状态时的电压，根据此电压，确定电池的数量，方便在外演示时能让电铃工作在最佳状态。

图4

5 制作感悟

制作电铃的程序比较复杂,需要用到的材料和工具比较多,运用的专业知识就是简单的电磁学知识(主要是电路和电流的磁效应),课外要学会使用电烙铁、铆钉枪、锯子和螺丝刀。首先要画出电铃电路图,根据家庭实际情况,选择适合自己的工具和材料。在制作过程中,如果遇到困难,能有家长的帮助就最好了。由于用到的工具比较多,存在安全隐患,家长还可以把握好安全问题,使我们在安全的环境下完成制作,使整个制作过程能高效、安全地进行下去,最后完成我们的作品。

此外，在通电测试电铃的过程中,发现缠绕线圈的匝数多少和电源电压的高低对电铃锤头敲击铃铛的力度强弱和频率高低都有影响,线圈匝数越多,电源电压越高,电铃锤头敲击频率越高、力度越强,电铃就越响。建议在家测试电铃时,用学生电源比较好,学生电源电压稳定,也方便操作,如果用电池,消耗快,费用还比较高,测试好电铃所需的电压大小后,就可以进行演示了(如图5)。

图5