家庭电路故障检测教具的开发
陈莉
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陈莉,. 家庭电路故障检测教具的开发[J]. 电路系统研究,2021.11. DOI:10.12721/ccn.2021.157100.
摘要: 实验仪器的复杂程度与其价值成反比。此家庭电路故障检测教具简单实用,便于引发学习兴趣和思考,适于探究式教学,有利于学生主动参与、互动、合作交流,有利于提升学生的观察能力和动手实践能力。
关键词: 科学探究;实践;应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157100
基金资助:江西省教育科学“十三五”规划2020年度课题“初中生物理应用实践能力发展的实践研究”(项目编号:20PTYB058)

麦克斯韦曾说:实验仪器的复杂程度与其价值成反比。为了方便家庭电路的教学,提高学生实践应用能力,掌握电工师傅检测家庭电路以及故障检测的基本方法,特设计了此电路检测装置供教师课堂讲解演示或学生课后练习使用:

通过三脚插头将如图1所示电路连接好,待接通电源。

截图1741335872.png截图1741335883.png截图1741335893.png如果有条件,可以用纤维板材质的包装盒做底座,改进后的教具盒如右图3(开8孔),可以开合,还带有安全扣,可收纳工具,携带方便。

一、此仪器的特点及用途:

1、特点:本教具利用模拟的部分家庭电路,进行家庭电路故障检测的教学与实践,使得物理实验和现象可观可感,模拟现象生动和有趣,实验器材造价低廉,且实用性强。便于引发学习兴趣和思考,适于探究式教学,有利于学生主动参与、互动、合作交流,提升学生的观察能力和动手实践能力。

2、  用途:本教具可以模拟以下实验

⑴ 练习使用试电笔检测火线和零线,以及用电器正常工作时火线和零线处试电笔氖管发光情况。

⑵ 用电器不工作,但用电器(灯泡)正常,试电笔检测用电器两端都有电,电路故障原因有可能是进户零线断路了。(进行断路的故障检测)

⑶ 当电路中有短路现象,可又不知道具体那一条电路出问题时,可以尝试在干路开关处接一正常灯泡的方式,检测锁定故障点。(短路故障检测)

⑷ 此电路还可以再现声控、光控开关对电路的控制作用。

二、此实验的制作材料:

自动空气开关一个、  相同型号白炽灯两个 、普通按钮开关两个、灯座两个、导线若干、插座一个、试电笔一支、声控、光控开关各一个、底座一个(可用纤维板材质包装盒替代)、三脚插头(带线)一个

三、此实验装置制作方法

1、找一废旧纤维板包装盒,最好带安全扣,能开合,便于储放一些起子、插头、电线等工具,盒外观尺寸:40cmx22cmx10cm,在其中一面开六个大小适中的正方形孔(5x5cm)(起固定支撑元件作用),俯视图如图4 所示。

1、2为(吊线)白炽灯接线盒

3、5分别为开关S1、S2

4为螺口灯座

截图1741335907.png6为插座

2、利用导线按照图4的分布,将如图1所示电路连接好(导线放置底部镂空处),通过三脚插头如实物图2所示连接,待接通电源。注意:ab、cd之间分别接入了一个(吊线)白炽灯接线盒一个,起固定接线柱的作用。自动空气开关外接在ab之间(可拆卸),cd间接了一个接线盒,可以灵活控制零线电路的通断。

四、演示:

1、自动空气开关推到OFF,将开关S1、S2断开,用试电笔检测a、c两点处,观察试电笔氖管发光情况;自动空气开关推到ON,用试电笔分别检测a、b、c三点处,观察试电笔氖管发光情况。(火线发光,零线不发光)

2、灯泡L接入电路中,插座中可接入任意用电器(如手机充电器等),开关S1、S2 断开,自动空气开关推到ON,(1)闭合S1,观察到灯泡正常发光,用试电笔检测b、c(d)两点处发光情况;(火线发光,零线不发光)(2)断开S1,观察到灯泡不发光,用试电笔检测b、c(d)两点处发光情况;(火线发光,零线不发光)(3)闭合S1,自动空气开关推到OFF,,断开c、d处连线,再将自动空气开关推到ON,观察到灯泡不发光,用试电笔检测b、d、c三点处发光情况;(b、d都发光,但c不发光),为什么灯泡不亮?进户零线处断路。

3、故意将插座处接入人为制造的短路现象(两脚插头处缠绕导线,造成短路)若电路中出现短路情况,可又不知道是那个线路发生短路了,可以将S1、S2 都断开,因短路而跳闸的自动空气开关也取下,a、b处接入好的灯泡L'(与L同型号白炽灯),先闭合S1,若L'发光偏暗,则L是好的未短路,若将L旋松,会发现L'L都不发光,重新旋紧L,观察到L、L'发光都偏暗;再闭合S2,若L'正常发光而L不发光,则说明插座处短路了。(给学生看短路的插头)

4、任意模拟制造电路故障,让同学们试着用试电笔(配合灯泡)练习判断检测电路故障。

5、此电路还可接入声控、光控开关,再现声控、光控开关对电路的控制作用。

此家庭电路故障检测(演示/实验)教具,因教学实践需要而设计,此教具简单实用,教师可以自制,本人已连续使用了几年,经过反复修整改进,做成如图3所示实物,改进后的教具箱(开8孔),可以开合,还带有安全扣,可收纳工具,携带方便。实验过程中配合电路图讲解,通俗易懂,简单方便。

作者简介:陈莉(1973-),女,江西景德镇人,本科,中学物理一级教师,研究方向:物理教学与实验教学。

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