特古斯

（通辽职业学院 内蒙古 通辽 028000）

在物理教学中，利用一些常见家用电器的元器件来进行物理课的演示实验，可以加深学生对物理现象的认识和印象.另外，引导学生利用生活中的电器元件动手做实验，可以提高学生的动手能力，激发学生学习物理的兴趣.基于以上认识，笔者设计制作了关于扬声器的几个趣味物理实验，供学生实验观察使用.通过实验活动，强化了学生对电磁感应知识的理解.

1 实验材料

YD5-165A型5W，8Ω的扬声器1只（口径大、功率大的低频纸盆扬声器均可），红色发光二极管（导通电压1.8V）5只，绿色发光二极管（导通电压2.0V）10只，4cm×4cm胶合板1块，电源变压器（15W，220V／12V）1只，鳄鱼夹2个，普通二极管1只，电解电容器（220μF，16V）1只，铁架台1只，导线若干.

2 实验制作与演示

2.1 用扬声器点燃自制LED小花灯

取红色发光二极管（导通电压1.8V）5只和绿色发光二极管（导通电压2.0V）10只，用导线将5只红色发光二极管同向并联起来，用导线将10只绿色发光二极管同向并联起来，然后，将红、绿两组发光二极管反向并联后再跟扬声器的音圈并联连接成如图1所示的电路.

图1 自制LED花灯电路图

小花灯的制作：取一块4cm×4cm的胶合板，在上面贴上一张白纸并画出小花灯的图案，如图2所示.在图案上相应位置钻出15个孔（孔径较发光二极管直径稍大些），在花蕾上的孔中插入5只红色发光二极管，在叶子上插入10只绿色发光二极管，如图2所示.按图1电路将扬声器与小花灯板上各发光二极管用导线正确连接起来，然后，用夹子把小花灯板固定在铁架台上.

图2 制作的小花灯图案

演示方法：用手指轻而快速地将纸盆向里推动的瞬间，观察到绿色发光二极管首先闪烁亮一次，而接着将手指快速离开纸盆的瞬间，观察到红色发光二极管闪烁亮一次.如果用手指快速地重复上面的敲击过程，将观察到闪闪发光的小花朵，景象十分美丽.此时，学生兴趣盎然，求知欲望增强.

小花灯的发光原理：当快速按下纸盆时，由于音圈向里有了移动，音圈切割永久磁铁产生的磁场，在音圈两端产生感应电动势，感应电动势的电极性在音圈引线A端为正、引线B端为负，此时，由于绿色发光二极管均处于正向偏置（加正向电压）而导通工作，另一组红色发光二极管均处于反向偏置（加反向电压）而截止，不工作.当手指快速离开纸盆时音圈在纸盆弹力作用下向外移动，音圈反向切割永久磁场，在音圈两端产生相反方向的感应电动势，即A负、B正，此时红色发光二极管均正向偏置而导通，绿色发光二极管均反向偏置而截止.

2.2 判别普通二极管引脚的极性

将红色发光二极管（导通电压1.8V）正极引脚与扬声器音圈A端相连接，负极引脚与红色鳄鱼夹上的一段导线相连接，音圈B端与黑色鳄鱼夹上的一段导线相连接，其电路如图3所示.

图3 判别二极管引脚极性电路图

演示方法：用红色鳄鱼夹和黑色鳄鱼夹同时夹住被测二极管两个引脚，用手指快速按下扬声器的纸盆，此时，观察发光二极管是否发光；手指慢慢放开纸盆后对调红、黑鳄鱼夹，再快速按下纸盆时，观察发光二极管是否发光.在两次按下纸盆的过程中发现，发光二极管只能在其中的一次闪烁发光，实验表明，当发光二极管出现发光闪烁时，普通二极管与红鳄鱼夹接触的引脚就是正极，与黑鳄鱼夹接触的引脚为负极.其原因是，当快速按下纸盆时音圈中产生的感应电动势的极性是A正、B负，只有普通二极管正向偏置才能使发光二极管导通发光闪烁，如果普通二极管反向偏置则发光二极管不能工作，由此证明用扬声器判断二极管的正负极是准确可靠的实用方法.此外，我们利用扬声器还可以判断单向可控硅的3个电极、三极管的管型等.

2.3 电容器的充放电实验

将发光二极管正极引脚与扬声器音圈A端相连接，负极引脚与红色鳄鱼夹上的一段导线相连接，音圈B端与另一段黑色鳄鱼夹上的导线相连接，其电路如图4所示.

图4 电容器充放电实验电路图

演示方法：用红鳄鱼夹夹住电解电容器正极引脚，黑色鳄鱼夹夹住电容器负极引脚，当快速按下纸盆时，观察到发光二极管发光闪烁一次，然后，将手指顶着纸盆慢慢使其回到原来的位置.用同样的方法重复以上过程时，观察到每次按下纸盆时，发光二极管均发光，但随着重复操作次数的增加，发光二极管的亮度逐渐变暗，最终亮不起来了.其原因是每次快速按下纸盆时，音圈中均产生感应电动势，感应电动式的极性A端为正、B端为负.当开始时，电容器极板上电荷量很少，充电电流大，因此，发光二极管的亮度大，由于二极管负极与电容器正极相连，因此二极管阻断了电容器的放电.随着反复快速按下纸盆时，在音圈中产生间断性的感应电动势，但其方向始终不变，即A正、B负，所以，音圈中产生的感应电动势不断给电容器充电，随着电容器极板上电荷数量不断增加使电容器两端电压升高，充电电流减少，因此，发光二极管的亮度逐渐变暗，最终停止发光，充电完毕.接着，把电容器从鳄鱼夹中取下后，使其正、负引脚与发光二极管的正、负引脚并接时，观察到发光二极管突然亮起来并很快熄灭（或将电容器两个引脚与扬声器并接时扬声器中突然发出“啪”的一声），这就是电容器放电的缘故.

以上实验取材方便，操作简单，判断准确，趣味性强，实用性强，低碳环保，对于培养学生学以致用的能力和想象能力均有好处.