电池短路实验改进方案五则

申屠兰芳

摘  要：短路实验采用低压电源，安全性高，既能提高学生兴趣，又不会加剧学生对电的恐惧;实验中短路前后现象差异显著，短路时温度升高、发光、熔断、产生火花、引燃火柴等现象明显，充分说明短路时电流急剧增大导线发热甚至发生火灾，学生印象深刻;实验取材方便，操作简单，利于推广。

关键词：初中科学;短路;实验改进

中图分类号：G633.7    文献标识码：A    文章编号：1992-7711（2020）36-211-01

一、实验原型及其不足之处

（1）实验原型：在浙教版科学八年级上册第四章第一节《电路图》中有“电池短路”这一学生探究活动，该实验原型为：“如图，用导线将一节干电池的正负极连接起来，用手摸一下导线，导线是否发热？”该探究活动的意图是让学生通过亲身实践来认识短路现象和体验短路的危害，从而得出必须防止电源短路。

（2）不足之处：

①现象不明显，疑惑重重。该实验由于干电池的内阻较大而导线的电阻很小，再加上导线散热又快，故导线发热现象不明显，学生可能会怀疑导线是被手焐热的，导致学生对“电源短路时由于电路中的电流过大损坏电源，严重时会引起火灾”的感性认知不深，对短路危害认识不够，甚至会对此产生怀疑。

②不能作演示，浪费较大。此实验是利用人体热觉来感知短路时导线发热，不是从视觉上来体验，故只能作为学生活动，不能作为演示实验。学生天生好动，学生在活动中长时间短路或多次实验，会导致使用过的干电池在接下来的实验中不能正常使用，造成较大的浪费。

二、短路实验的改进

电池短路实验改进的目的是有效地解决原实验中的不足之处，提供一种安全性高、操作方便、现象明显、成功率高的演示实验。

改进后的实验原理如图甲所示。为了确保实验安全，电源电压不宜过高，实验中采用一节9伏或两节1.5伏的干电池作为低压电源。A、B两点之间接上保險丝、铝丝线、细铁丝等（如图①、图②、图③，具体见方案1-方案5）。为了便于进行短路时与不短路时的对照，突出短路的危险性，在电路中串联上一只灯泡L与开关S2，灯泡L只要与电源电压相匹配即可，实验中采用额定电压为几伏的矿灯灯泡、摩托车灯泡、汽车灯泡或实验室中的小灯泡等均可。

【方案1】用两节1.5伏的干电池串联后作为电源，在A、B两点之间接上一段1A的保险丝，并将保险丝绕在温度计的玻璃泡上，如图①所示。当闭合S1，断开S2时，A、B两点之间的保险丝与灯L串联，灯L发光，温度计示数升高不明显，10秒钟内温度上升2oC左右（如下左图）;当同时闭合S1、S2时，电源与灯L同时被短路，灯L不发光，温度计示数明显升高，10秒钟内温度上升30oC左右（如下右图）。

【方案2】用一节9伏的干电池作为电源（下图中的9伏电池盒带有开关），在A、B两点之间接上一段长5厘米左右的1A保险丝，如图②所示。当闭合S1，断开S2时，保险丝与灯L串联，灯L发光，保险丝无明显现象（如上左图）;当同时闭合S1、S2时，电源与灯L同时被短路，灯L不发光，保险丝很快变软并熔断（如上右图）。

【方案3】用一节9伏的干电池作为电源，在A、B两点各接上一段铝芯导线，如图③所示。当闭合S1，断开S2，两铝芯导线相碰时无火花，灯L发光（如下左图）;当同时闭合S1、S2，两铝芯导线相碰时有剧烈的火花（如下中图），并能将火柴引燃（如下右图），灯L不发光。此实验中电源只需两节1.5伏的干电池串联就能产生火花，并将火柴引燃。

【方案4】用两节1.5伏的干电池串联后作为电源，在A、B两点之间接上一段长2厘米左右的铝丝线（剥去铝芯导线外的绝缘层，再取其中的一根即可。铝芯导线在一些小电器或电动玩具中都可以找到。），如图②所示。当闭合S1，断开S2时，铝丝线与灯L串联，灯L发光，铝丝线无明显现象（如下左图）;当同时闭合S1、S2时，电源与灯L同时被短路，灯L不发光，铝丝线发红变亮并很快熔断（如下右图）。

【方案5】用两节1.5伏的干电池串联后作为电源，在A、B两点之间接上一段长2厘米左右的细铁丝（从铁质窗纱上取下一段即可），如图②所示。当闭合S1，断开S2时，细铁丝与灯L串联，灯L发光，细铁丝无明显现象（如下左图）;当同时闭合S1、S2时，电源与灯L同时被短路，灯L不发光，细铁丝发红，当把火柴头接触细铁丝时，火柴马上被引燃（如下右图）。

三、改进实验的优点

①取材方便，操作简单。改进实验中用到的温度计、保险丝、铝芯导线、细铁丝、小灯泡、干电池等在生活中都很容易得到，取材方便。实验原理清晰，操作简单，利于推广。

②现象明显，消除疑惑。改进实验中短路前后现象差异显著，短路时温度升高、发光、熔断、产生火花、引燃火柴等现象明显，充分说明短路时电流急剧增大会损坏电源甚至发生火灾，这样就自然而然地消除了学生心中的重重疑惑。

③安全可靠，成功率大。实验中采用9伏或1.5伏的干电池作为电源，电压低，安全性高。实验中熔断或产生火花时一般没有熔化物掉落，即使有熔化物，熔化物也很少，在落地前温度已降到足够低，不会发生其他危险。这样安全的实验既能提高学生兴趣，又不会加剧学生对电的恐惧，因此谁都敢去做，而且成功率大，谁都愿意去做。

④可作演示，节约环保。实验是从视觉上来体验短路的危害，故可作为演示实验，避免学生活动造成的浪费。实验可反复进行，成本低，达到节约的目的。

（作者单位：浙江省东阳市歌山镇第一初级中学，浙江   东阳   322100）