少年电工制作五十种.pdf

前言 现代化的生产和生活，时时处处都要用到电。在少年朋友中传播普及电 学知识和技术，不只是日常生活的需要，对我国的现代化建设也有重要的意 义。本书以指导实践为主，是对少年儿童普及电工知识和技术的读物。书中 介绍了电源、电灯、电磁、电热和电动玩具等近 5 0 个小制作。这些制作的原 理浅显易懂，材料易找，制作简单，并有一定的实用价值。读者自己动手做 做这些电工小制作，将会提高实际动手能力，并为进一步学习电工、电学知 识和技术打下基础。本书中的小制作也可以用作中小学课外科技小组开展科 技活动的参考资料。由于本人水平有限，缺乏编写少年儿童科技活动读物的 经验，书中缺点和错误在所难免，恳请广大读者、教师指正。 作者 小年电工制作 5 0种 一电源 简单的电池 装置小电灯，做电动玩具或简单的电器，都要有电源。常用的电源有两 种，一种由电池供给，一种由发电机供给。 任何电池的电流，都是把一个正极和一个负极同时浸在一种溶液（电解 液）中，让它们发生化学反应产生的，所以是化学电源。比如，最原始的伏 打电池，就是用铜做正极，用锌做负极，把它们浸在稀硫酸里做成的。 如果你有兴趣，不妨做做下面介绍的简单电池，会从中了解电池的构造 和原理。这个简单电池的正极是木炭粉，可以先将木柴烧成炭，再碾成细粉， 越细越好。从废电池拆下一根完整的碳棒，把炭粉放在它周围，用吸水性好 的纸包起来，使碳棒的铜露在外面，然后用棉线捆紧。找一块锌片包在炭粉 包外面做电池的负极。锌片可以用废旧电池上剥下来的锌皮，要把锌皮洗干 净或用砂纸擦去粘着的东西。 找一只高约 3 5 毫米左右的广口玻璃瓶，倒进一些热水，放进一些氯化铰 和食盐，让它们充分溶解做成电解液。然后，把包好锌片的炭粉包浸入电解 液里，简单的电池就做成了（图 1 1 ，见 2 页）。 这时，你把一只 1 . 1 伏的小电珠接在它的正负极上，小电珠便会亮起来。 这是因为电池接上小电珠后，电池里的锌片和电解液发生化学反应，锌片慢 慢被溶解，同时产生许多带正电的氢离子。这些氢离子穿过电解液，移到炭 粉包四周，遇到吸附在炭粉包上的氧，它便与氧化合成水。这样，氢离子所 带的正电就通过碳棒流出，并流过小电珠，再从锌片流回到电池，形成了一 个完整通路，所以小电珠会亮。可是，不一会儿，小电珠的光亮慢慢地暗下 来了，以至熄灭。这是什么原因呢原来这是炭粉包上吸附的氧气用完了的 缘故。如果拆去小电珠，取出炭粉包，把它放一会儿，炭粉包又会吸附上空 气中的氧气，电池又能工作了。 这个简单的电池不能持久地产生电流，不很实用。但是，它说明了电池 的工作原理。现在的锌锰电池就是在这个基础上发展起来的。它和简单电池 的不同之处是，炭粉换成了二氧化锰和石墨粉，电解液里加进了淀粉成了电 糊，锌片做成了锌筒，既是电池的负极，又是容器。当电路接通的时候，许 多带正电的氢离子与二氧化锰剧烈地进行反应，产生电流。其中，碳棒不参 加化学反应，只是当作导体使用；石墨粉也不参加化学反应，是一种能导电 的填充料，把它和二氧化锰混合在一起，可以使二氧化锰均匀分散，增大二 氧化锰与氢离子的接触面积（图 1 2 ）。 简易的蓄电池 蓄电池是一种再生电池，它的电用完后，充充电还能继续用。这里介绍 的简易蓄电池，可以利用废旧电池改制，方法比较简单，并有一定的实用价 值。 找 2 节废旧 1 号电池，剥去锌筒，取出电池芯（碳棒和捆扎在它周围的 二氧化锰和石墨混合物）。在它们外面包几层吸水性强的纸，并用棉线捆紧。 在它们的铜帽上各焊接一段导线做引出线。然后，把它们放进一个大些的玻 璃容器里， 要相隔 1 0 2 0 毫米。 将饱和食盐水倒进容器里， 使铜帽露出液面， 不要把铜帽和导线弄湿了，以防腐蚀（图 1 3 ）。这样，简易的蓄电池就算 做成了。 把简易蓄电池的 2根引出线分别接在 6伏、1安培的整流器上，便可以 进行充电了。充电时，将有气体泡沫逸出，应放在通风的地方进行。充电时 间 6 8 小时。 刚充好电时，电压会超过 1 . 5 伏，而电量的大小同电池芯的质量好坏有 关。简易蓄电池第一次充电用完后，再次充电时，必须按第一次充电的正负 极接在整流器上，不能任意变更极性，否则不会放电。充电次数越多，效率 越低。但是，对小电流放电仍可使用一段时间，比起废旧电池其他再生方法 要方便得多。 用玩具电动机改制发电机 发电机是利用线圈（电枢），在磁铁的两极之间高速旋转，切割磁力线 产生感生电流的。在玩具电动机里，也有一个固定不动的永久磁铁，一个可 以在磁极间旋转的电枢，所以能用它改制成一个模型发电机。 玩具电动机可以用 1 3 1 型，或 1 5 1 型的。为了使电枢旋转能达到一定速 度，应用一个 6 2 牙的齿轮片、一个 5 2 牙的齿轮片和两个 1 0 牙的轴齿轮，做 一个手摇器。先用薄木板，或厚 0 . 5 - 1 毫米的金属片，做一副上下夹板，并 钻出孔，孔距要准确，不然齿轮不能很好啮合。再用两块木板做一对端板， 并在前端板上装两个接线柱，用作电流输出端。然后，把一个轴齿轮紧嵌在 电机轴上，把另一个轴齿轮和 5 2 牙的齿轮片紧嵌在一根轴上，把 6 2 牙的齿 轮片固定在摇把上，并把电动机装在下夹板上，再钉上上夹板，齿轮装好 （图 1 4 ）。最后，用两段导线分别将电动机的两极和两个接线柱连接起来。 转动摇把，每秒钟转 3 转，电动机的电枢就可以达到每分钟 6 0 0 0 转，发 出 1 . 8 伏左右的电流，足够点亮一个小电珠。如果用这个手摇模型发电机做 电动模型车辆的电源，那么你可以正摇让模型车前进，反摇让模型车后退； 还可以用快摇、慢摇来改变电流的强度，叫模型车时快时慢，很是有趣。 微型风力发电机 这个微型风力发电机也是用玩具电动机做成的。它与手摇发电机的不同 之处是用风力来带动电枢旋转发电。 先用两根长 2 0 0 毫米、截面 5 5 毫米的木条，在它们的正中各开一个宽 5毫米、深 2 . 5毫米的小槽，把它们拼装成“十”字，做成风轮辐条。在辐 条中心钻一个孔，大小要刚好紧紧地嵌在电动机轴顶端（图 1 5 ）。风轮的 风碗用四个废旧日光灯启辉器的铝筒做成。先将它们剪成图 1 - 6 的形状，并 在它们的底部钻好孔，再用细铁丝把它们分别捆扎在辐条的顶端。 找一段长 1 5 0毫米左右，内径刚好能把电动机放进去的塑料管（或竹 管），把它的一端固定在一块 5 0 毫米见方的厚木块上，做成发电机的底座。 塑料管的下端要钻两个小孔，以便穿过导线。木块上要装两个接线柱，用作 发电机的电流输出端。在接线柱上，可以接一个小电珠。取两段导线，把它 们的一端分别焊接在电动机的两极上，把它们的另一端塞进塑料管，并从下 端小孔穿出来，接在木块的接线柱上（图 1 7 ，图 1 8 ）。 把做好的微型发电机放在通风的地方，风轮被风吹动旋转，便会发出电 来。风力越大，风轮旋转越快，输出的电流越强，小电珠便越亮。风小时， 虽然小电珠不会亮，但是仍然有电流输出，只不过弱一些罢了。 如果在接线柱上，接上一只电流表，那么就能根据电流表指针所指的数 字判断风速的大小了。因此，这个微型风力发电机只要稍作改进，就可以做 成一个模型风速器。 自制电源变压器 在日常生产、生活和做电工小实验中，常常需要用到电压较低或较高的 交流电。用绕在同一个铁芯上的两个线圈就可以制成变压器。接电源的一个 线圈，叫做初级线圈，也叫原线圈。另一个输出电流的线圈，叫做次级线圈， 也叫副线圈。变压器的次级线圈圈数少于初级线圈圈数，输出电流的电压比 输入初级线圈的电流电压低，叫做降压变压器。反之，就叫做升压变压器。 同一个铁芯还可以绕制成既降压又升压的变压器。 做电工小实验用得较多的是降压变压器，这里就以输入电压 2 2 0 伏，输 出电压为 2 . 5伏、5伏、6 . 3伏、8伏、1 0伏和 1 6伏，通过的电流为 0 . 1 8 安培，功率为 4 0 瓦的变压器为例，讲讲变压器的绕制方法和步骤。 铁芯是变压器的主要组成部分。为了减少功率损耗，铁芯应用硅钢片组 成。硅钢片越薄，损耗越小，效果越好。整个铁芯是用很多硅钢片，一片一 片地叠起来的，而且每片之间还必须相互绝缘。新买来的硅钢片，表面都有 一层不导电的氧化膜，有良好的绝缘性能。绕制这个变压器可选用 G E 1 2 2 型硅钢片，它的中心舌宽 2 2 毫米，每片厚 0 . 5 毫米，共需 7 5 片，叠起来厚 3 7 . 5毫米。实际上，叠起来的厚度可能大一些，约 4 0毫米，即铁芯中心舌 的截面积为 2 2 4 0 8 8 0 （平方毫米）（图 1 9 ）。 根据铁芯的截面积和窗口的大小，用厚约 1 毫米的夹布胶板或其他绝缘 板，先做一个线圈骨架（图 1 1 0 ）。选用直径 0 . 2 8毫米（相当于 3 2号） 的漆包线绕制初级线圈， 圈数为 1 5 4 0 圈。 次级线圈可选用直径 1 . 2 5 毫米 （相 当于 1 8 号）的漆包线绕制。 绕制线圈时，先用一块 4 0 毫米见方，厚 2 2 毫米的木块做芯，并在中心 钻一个轴孔。把木芯插进线圈骨架里，并塞紧，再把木芯装在绕线机上。没 有绕线机，可以用夹在台钳上的手摇钻代替，或者像图 1 1 1 （见 1 0 页）那 样，用木板做一个简易绕线机。绕线时，先将线头从骨架的出线孔，由里向 外穿出 1 0 0 1 5 0 毫米，作为引出线。然后，用一只手摇动绕线机，一只手轻 轻拽住漆包线，一圈紧挨一圈地绕。每绕完一层，包上一层薄纸，做层间绝 缘。绕线时，用力要合适，不要使线弯折。如果发现漆包线的漆皮脱落，应 用薄纸包上，以免发生短路。初级线圈绕完后，将线尾由出线孔穿出，留 1 0 0 1 5 0 毫米长，做引出线。然后，包上 1 2 层牛皮纸，做初次级线圈的层间 绝缘。 次级线圈绕在初级线圈包好的牛皮纸上，绕制方法一样。但是，用的线 较粗，一定要用力拽紧，排列平整。绕到 1 7 . 5圈时，抽第一个头，电压为 2 . 5伏。抽头有两种办法一、在该抽头的地方，用刀刮去一小段漆皮，焊 上一段软导线，做引出线，并在焊线处包上绝缘纸。二、在该抽头的地方， 将线对折成两股拧紧，作为引出线（图 1 1 2 ）。不论用哪种方法抽头，都 要用小纸条写明电压数，以免接线或使用时弄错。第一个抽头弄好后，接着 往下绕，在 3 5 圈、4 4 圈、5 6 圈、7 0 圈各抽一个头，它们的电压分别是 5 伏、 6 . 3 伏、8 伏和 1 0 伏。最后，绕到 1 1 2 圈，留出一段线做线尾引出线，电压 为 1 6 伏。整个线圈绕完后，包上几层牛皮纸，并用棉线扎紧。如果线圈的体 积不太大，插进铁芯还有宽裕，那么还可多绕一些线。绕到 1 4 0 圈，抽一个 头，电压为 2 0 伏；绕到 1 6 8 圈，作结尾，电压为 2 4 伏。这样，变压器的应 用范围就更加扩大了。 线圈绕后，要先检查一下线圈有没有断路，和初、次级线圈之间有没有 短路。检查线圈有无断路，用一枚小电珠和一节电池组成的电路进行。把要 测的线圈串联在电路中，如果电珠发亮，线圈没有断路；如果电珠不亮，线 圈可能出现断路。检查初、次级线圈之间有无短路，可把简易测试器（第六 章介绍）的一端连接初级线圈的一根引出线，用针触及次级线圈的一根引出 线，由于两个线圈是相互隔开的，小电珠不应该亮，如果小电珠发亮，说明 两个线圈之间有短路，应及时处理。 初、次级线圈间无短路后，找出木芯，将铁芯一片片或两片两片地倒正 交叉插入线圈，要插得紧紧的，并用紧固螺丝夹紧（图 1 1 3 ）。最后作通 电检验。检验前，将变压器临时固定在一块木板上，在木板上再安上开关和 接线架，在接线架上绕一小段细保险丝（不要大于 0 . 5 安培）。然后，把初 级线圈的两根引出线线头用小刀刮去漆皮，焊在接线架上（图 1 1 4 ，见 1 2 页）。再取一段塑料电线，把它们的一端分别焊接在开关和接线架上，在它 们的另一端配上插头。最后检查一下安装无误，才可将插头插入电灯插座。 用万用表 2 5 0 伏交流电压档，量量初级线圈两端是否正好是 2 2 0 伏。如果电 灯电压正好是 2 2 0 伏，那么用万用表 5 0 伏交流电压档，测量次级线圈的各个 抽头应分别是2 . 5 、5 、6 . 3 、8 、1 0和 1 6伏。假如有一个抽头的电压低于 设计电压数，说明那个抽头少绕了几圈；反之，那个线圈多绕了几圈，可以 拆了重绕。 由于 2 2 0 伏的交流电，电压较高，若不小心，碰到带电部分会发生触电。 所以通电前，最好用胶布将高压接线头包好，以免发生危险。最后，用木板， 按照图 1 1 5 的样子，做一个变压器的盒子。电源开关、次级线圈的各个抽 头插孔和接线柱等都装置在盒盖上。盒盖上应挖散热孔。电源线从木盒侧面 引出。图 1 1 6 是变压器初，次线圈的接线图。 这个变压器是实用的。但是，初次绕制变压器，由于缺乏经验，选用的 材料不合适，或者铁芯塞得不紧等，可能会发热，或者“嗡嗡”响。只要适 当注意使用方法，仍然是可以使用的。 使用变压器时要注意 1 . 如果变压器“嗡嗡”响，是铁芯没有塞紧的原因，可以进一步拧紧紧 固螺丝。 2 . 不要在变压器次级线圈上同时接用很多电器，这样会使它的线圈因负 担过重而烧坏。 3 . 连续使用的时间不要过长。 4 . 用手摸变压器，如果烫得厉害，那就要立刻停止使用，让它冷却，以 免烧坏。 简易干电池充电器 干电池用过一些时候，电压下降后，就不能用了。如果电池的电压不低 于 1伏，锌筒完好，还可以充电再用。对电池充电，电源不能太大，1号电 池充电需要的电流小于 1 5 0 毫安，2 号电池充电需要的电流小于 1 0 0 毫安，4 号电池充电需要的电流小于 5 0 毫安， 5 号电池充电需要的电流小于 4 0 毫安。 下面介绍的简易干电池充电器 （图 1 1 7 A 是它的电路图）可用作 5 号电池的 充电。 装置这个简易干电池充电器，要用一个电铃变压器。市售的成品电铃变 压器，一般次级有 3 、6 、8 伏，接用 6 伏或 8 伏都可以。自己绕制这样的变 压器，应选用 1 2 1 8 的“E I ”型铁芯，初级线圈用直径 0 . 0 6 - 0 . 1 2 毫米的高 强度漆包线绕 5 0 3 3 圈，次级线圈用直径 0 . 2 0 0 . 2 5 毫米的漆包线绕 1 5 1 圈 （6 伏）。还要用一只 2 C Z 8 3型二极管，将交流电变成直流电；一只 1 0 0欧 线绕电位器用作限流器。充电器的外壳可以用薄木板做成，电池卡用弹性薄 铜片或其他金属片做成，如图 1 1 7 B 所示。 装置完毕，仔细检查电路连接无误，才能做充电试验。接上电源，合上 开关，将电位器旋到中间位置，放进充电电池。一般充电一两小时，在充电 过程中，要经常用手摸摸电池，如果电池温度偏高，可调节电位器，适当减 小电流。如果电流太小，电池还不太热，可以稍微增大电流，或是多充些时 候，一旦电池发热，就不要再充了。 充电电流大，充得快，使用时间短；充电电流小，充得慢，使用时间长。 干电池充电一般是充充用用，用用充充，效果较好。刚充电的电池电压较高， 放一些时候便会回到额定电压。充电器工作几个小时后，变压器和整流二极 管温度不太高，就算合格了。 这个充电器可以给 4 节 5 号电池充电，也可以给 2 节 5 号电池充电。给 2节 5号电池充电时，只要用导线将负极电池卡同旁边的电池卡连接（如图 中的虚线）就成了。 电解整流充电器 给蓄电池或干电池充电，都要先用变压器将电源电压降低到所需电压， 再用整流器把交流电变成直流电。常用的整流器除“简易干电池充电器”用 的晶体整流二极管外，还有电子整流二极管、氧化铜整流器、汞弧整流器和 电解整流器等。其中，电解整流器比较容易自制，所以这里介绍一个用电解 整流器做成的充电器。 取一只直径 7 0 1 0 0 毫米、高 1 0 0 1 4 0 毫米的铁罐头筒，在它的侧面， 接近筒口处钻一个孔，装上一套螺栓作为接线柱。找一块比筒的直径长些， 宽约 3 0 4 0 毫米、厚约 3 毫米的塑料板，在它上面钻两个相距 5 0 毫米的孔， 用作盖板。另取两块厚约 1 毫米、宽约 3 5 毫米、长约 7 0 毫米的铝板，在它 们的一端各钻一个孔，并将这一端弯成直角，用作电极。用两套螺栓分别将 两个电极装在盖板的两个孔处，螺栓也用作接线柱。将电极放进筒内，用盖 板盖上筒口，电极的末端和四周都不应与铁筒相碰。如果电极末端碰及筒底， 可以剪短一些。请注意，两个电极的表面要相互平行（图 1 1 8 ）。 找一个同铁筒差不多大小的干净瓶子，装上大半瓶凉开水（最好是蒸馏 水），将硼砂倒入水中，边倒边用竹筷搅拌，直到硼砂不能再溶解为止。然 后，将配好的硼砂溶液倒进铁筒，不要装得太满，以免沾湿塑料盖板发生短 路。这样，电解整流器就做成了。 用几根导线，将电解整流器和变压器的次级、充电电池等连接起来，接 上电源就可以给干电池充电了（图 1 1 9 ）。 当充电器接变压器 3 6 伏时，可得 1 4 伏、 0 . 5 安的充电电流；接 3 0 伏时， 充电电压约为 1 0 伏、电流可达 0 . 4 安；按 2 0 伏时，充电电压约为 7 . 5 伏， 电流可达 3 7 5 毫安。对 4 节 1 号电池充电，只需 1 5 0 毫安，约充 3 4 小时就 可使用了。 如果适当增大铁罐和铝板面积，增加硼砂溶液用量，增大变压器的输出 电压，还可得到更大的充电电压和电流，可以给蓄电池进行充电。使用这个 电解整流充电器时，要注意硼砂溶液要现用现配，并且用过一次后倒掉，下 次充电时重新配制，否则会影响充电效果。 二 方便、实用的灯具 袖珍手电筒 手电筒是夜间走路常用的照明工具。它的结构简单，谁都能用废旧材料 制作。 找一个长约 8 0 毫米、宽 3 5 毫米、高 2 0 毫米的塑料盒做手电筒的外壳。 在它的一端钻一个直径约 7 毫米的圆孔，要刚好能把进聚光电珠的顶端塞进 去。在它的一侧开一个安装开关按钮的长方孔（图 2 1 ）。开关按钮用一块 塑料板做成。 取一张薄弹性铜片，照图 2 - 2 剪成开关接触片、电珠卡和电池卡，并把 它们弯成所需形状。 找一块厚约 2 毫米的绝缘板或塑料板，大小要刚好放进外壳里。在它上 面，照图 2 3 挖好孔用作装置电珠卡、电池卡和开关的底板（图 2 - 4 ）。最 后，把底板紧嵌在外壳里，装上开关按钮、电珠、电池，盖上盒盖便能使用 了。 像这样的袖珍手电筒，还可以用空塑料药瓶做成。找一个内径 1 7 毫米左 右，长约 7 0 毫米的废塑料药瓶做外壳。先在瓶底和瓶盖的正中各钻一个孔。 瓶盖的孔要正好塞进聚光电珠的顶端，瓶底的孔的大小，应根据开关按钮的 大小而定。开关按钮最好用一截废彩色墨水水笔的笔尾做成（图 2 5 ）。取 一根直径 1 毫米左右的弹性裸铜丝，或者粗细差不多的钢丝。把它的一端放 在电珠的铜颈上，密绕几圈做成电珠卡。取 1 节 5 号电池，把它的包装皮剥 去一段，把裸铜丝的另一端放在电池上，绕成弹簧，做成电池卡（图 2 6 ）。 然后，把开关按钮放进瓶里，让它的尾端从瓶底孔伸出，再放进电池和 电珠，盖紧瓶盖，并让电珠顶端从瓶盖小孔露出。不按开关按钮时，弹簧保 持原状使电珠尾端的锡粒和电池正极之间隔开，电路不通，电珠不亮。按下 开关，电池被推向前，电池正极同电珠尾端锡粒接触，电珠就亮了 （图 2 - 7 ） 。 简易电灯泡 电灯泡，谁都见过。它是怎样点亮的呢做做下面的小实验，你就清楚 了。 找一个空玻璃罐头瓶和一个橡皮（或软木）瓶塞，2枚 1 0 0毫米长的铁 钉、一根长 1 5 0 毫米左右的废家用电炉丝，3 节 1 号电池和一些导线。 把瓶塞底朝天放着，将 2枚铁钉穿过去。2枚铁钉应相距 3 0毫米左右， 钉子露出瓶塞 2 0 毫米左右。把电炉丝对折成 3 股，再把它的两端分别连接在 2枚铁钉上。然后，把瓶塞盖在瓶子上，钉子和电炉丝都不要碰着瓶壁，用 导线，按图 2 - 8 ，把 3节电池和瓶塞的 2枚铁钉连接起来。这时，瓶里的电 炉丝便会发光。 电炉丝是一种电阻很大的镍铬合金丝，电流通过它便会转化为热能，以 至发光。电灯泡里的灯丝是用钨丝做成的，它的电阻也很大，所以也能将电 能转化为热和光。不同的是，电灯泡里没有空气，只有少许惰性气体，可以 使灯丝避免氧化，延长使用寿命。 夜光笔 夜晚，没有灯，你是无法写字的。如果你使用这支用小电珠做成的夜光 笔，那么你在黑灯瞎火的地方就可以写字了。 找两个空塑料眼药水瓶，照图 2 - 9 （见 2 2 页），剪成 A 、B 两段，并在 A 段上挖一个小长方孔。剪一块 5 0 毫米见方的薄铜片（或铁片），把它放在 5 号电池上卷成一个圆筒，并按照圆筒直径剪一块圆铜片。再用薄塑料板（或 薄胶板、厚纸板）剪一块同圆铜片一样的圆片。在塑料圆片中心，用空心铆 钉钉上一块小铜片；在它的边上，用铆钉钉上窄铜条，铜条的末端弯成钩形。 再把小电珠的两极分别焊接在小铜片和窄铜条上。 组装时，先把短圆珠笔芯放进 A 段塑料瓶，并使笔尖从瓶嘴露出，再将 塑料圆片放进 A 段塑料瓶里。放塑料圆片时，要斜着放，先让窄铜条穿过塑 料瓶的圆孔后，再放正，并顶住圆珠笔芯的末端。随后，将铜圆筒放进 A 段 塑料瓶，并顶住塑料圆片。接着把电池放进铜圆筒，把圆铜片塞进 B 段塑料 瓶底后，再把铜圆筒的后半部塞进 B 段塑料瓶里。注意，电池的正极应紧挨 塑料圆片的中心铆钉，圆铜片应紧紧地挨着铜圆筒，不然电路不通。最后， 再将伸出塑料瓶的窄铜条弯过来，使它紧贴塑料瓶外壁，并在塑料瓶上，正 对铜片末端的地方挖一个小长方形孔，使铜片末端能伸进瓶里同铜圆筒接触 （图 2 1 0 ）。这样，拿起笔写字时，手指捏住铜片，铜片末端接触铜圆筒， 接通电流，小电珠便会点亮。放下笔，铜片松开，电流被截断，小电珠便会 立刻熄灭。 验电笔 验电笔的一种常用的、最简单的测电工具。用它可以检验照明电路的故 障、判别照明电路的“火线”和“零线”（也叫地线），还可以用它检验金 属台灯、洗衣机、电熨斗、电扇等电器外壳是不是漏电。 验电笔主要由一只氖管 N 和一只 1 - 1 . 5 兆欧的电阻 R 组成。氖管 N 是一 根两端用金属帽封闭，里面充有少量氖气，并装有两个电极的玻璃管。在金 属帽加上 5 0 6 0 伏的电压，氖管便会发光。一般氖管的工作电流很小，只几 十微安，因为通过的电流大于氖管的工作电流，所以要用一只电阻作限流器 与氖管连接起来。 验电笔可以用废日光灯的启辉器（又叫别火）改制。小心取下启辉器的 铝壳，将底座上的氖管、电容器和铜接线柱拆下来。在铝壳的顶上扎一个小 孔，铆上一颗空心铆钉，在侧面开一个小窗口，以便能看见氖管的光亮。找 一根长约 1 0 0 毫米、粗 2 毫米左右的裸铜丝，将它的一端套出螺扣后，用螺 帽装牢在底座上；或者在底座上铆上一颗空心铆钉，再将裸铜丝焊牢在铆钉 上，再将裸铜丝的另一端磨光做成探针。把氖管的一根引线和电阻的一根引 线焊接在一起，再分别将氖管的另一根引线和电阻的另一根引线焊接在铝壳 的铆钉和探针末端，最后把铝壳照原样固定在底座上就做成了（图 2 1 1 ， 见 2 4 页）。 使用时，用手捏着铝壳，用探针去触碰电器外壳。如果电器外壳不漏电， 氖管便不会亮，电器外壳漏电，氖管就会发光。检修照明电路时，用验电笔 触及火线，氖管便会发光，而触及地线则不会亮。 开关指示灯 夜晚，回到家里，屋里一片漆黑，很难摸到电灯开关。要是在开关旁边 装一个指示灯那就方便多了。 为了给开关装上指示灯，应将原来的单刀单掷开关换成单刀双掷开关。 开关指示灯由一只 5 0 1 0 0千欧、0 . 2 5 0 . 5瓦的电阻和一只氖管组成，电 路同验电笔一样。为了便于安装和室内美观，最好找一个同开关大小差不多 的圆形塑料盒做外壳。先在盒盖上开一个窗口，找一块刚好放进盒里的绝缘 胶板，铆上空心铆钉做底座。再把电阻和氖管串联焊接在铆钉上，并在它们 的两端各焊接一段电线做连接线，这就装成了开关指示灯（图 2 1 2 ）最后， 照图 2 1 3 的电路，把指示灯接入电路就成了。 由于用的是单刀双掷开关，当开关 K 拨向①时，电灯熄灭，电流经限流 电阻流过氖管，它便会发光，所以在黑暗中能指示开关所在位置。当开关拨 向②时，电流流过灯泡发出光亮，而氖管无电流流过，所以熄灭 （图 2 1 3 ） 。 把这种指示灯同电灯并联接入电路（图 2 1 4 ），电灯亮，指示灯也亮， 电灯灭，指示灯也灭。如果将电灯换为其它电器，那么指示灯就可以监视电 器是不是能正常工作了。比如给电熨斗装上这种指示灯，如果指示灯亮， 而电熨斗烧不热，那么就是电熨斗内有了故障。如果将电熨斗接上电源后不 热，指示灯也不亮，那就查一查电源有没有故障。 家用电器里都装有保险丝，它是一个两端用金属帽封闭，里面有一根很 细的保险丝的玻璃管。要是保险丝完全烧熔了，只要拿起玻璃管对着光亮一 看便能看出。但是，有时保险丝没有完全烧熔，看上去保险丝还在，到底断 没断很难判断。这可以照图 2 1 5 ，把保险丝同开关指示灯并联后，把它们 串联在电灯电路上进行测试。如果保险丝没有烧断，那么，电灯便会大放光 亮，指示灯因被保险丝短路而不亮。如果电灯不亮，指示灯亮，那就是保险 丝烧断了。 三 有趣的光电、电磁玩具 礼花彩灯 找一些透明塑料丝，可以自己动手做一盏礼花彩灯。 找一个正好盖在手电筒上，不透明的塑料瓶盖。在瓶盖正中，挖一个大 小合适的圆孔。把塑料丝剪成 8 0 1 6 0 毫米，长短不同的许多根。把它们的 一头捋齐，捆成一束，紧紧地嵌在瓶盖的圆孔里。为了更加牢固，可以在圆 孔边上抹些塑料胶水。然后，把瓶盖盖在手电筒上，礼花彩灯就做成了（示 意图为图 3 1 ）。 夜晚，把手电筒竖在桌上，让塑料丝自然散开。关掉电灯，打亮手电筒。 你瞧，奇景出现了电筒的光亮虽然射在每一根塑料丝的根部，但是整根塑 料没有被照亮，而只是它们的末端有光。远远看去，这些星星点点的亮光， 多么象节日的礼花啊 如果你有兴趣，还可以把它做得更漂亮一些。用一些各种颜色的玻璃纸， 把塑料丝先捆成许多小束，再把它们捆成一大束。然后，用透明胶纸，或者 彩带，把塑料丝上部扎成盆景似的花束，但是不能扎得太长，一定要让塑料 丝的末端能自然散开。再用厚纸板（或薄木板）做一个花盆，在花盆里装一 盏 2 2 0 伏、1 5 瓦的电灯泡。为了使彩灯更亮一些，可以将一面镜子平放在盆 底，让灯光向上反射。这样做成的礼花彩灯，白天看是一个摆设，夜晚点亮 便是各种颜色的光点（示意图为图 3 - 2 ）。 发光套圈 游艺晚会上的套圈游戏，你也许玩过吧发光套圈的玩法同一般套圈玩 法一样，不同的是，扔出的套圈套着小动物模型后，它们的眼睛便亮光闪闪， 所以玩起来更有趣。 这种发光套圈的制作方法很简单。 先找一些直径 2 3 毫米的裸铜丝或铁 丝，把它截成许多长约 3 5 0 毫米的短棍。再找一些厚约 2 0 毫米的木板，锯成 1 5 0毫米见方的木块。在每块木块的一条对角线上钻两个直径 2 - 3毫米的小 孔，每个小孔插进一根裸铜丝短棍，做成动物模型的底座和支架（图 3 - 3 ， 见 2 7 页）。 再找一些三合板或者厚纸板，先画出兔、虎、熊、猴等小动物模型，把 它锯下来后，在眼睛处钻出直径 8 毫米左右的小孔。把小动物模型涂上色彩 后，在每个眼睛孔里紧嵌一个 2 . 5 伏、0 . 2 5 安的小电珠。然后，用细铁丝把 动物模型拴在底座的支架上（图 3 4 ），并在动物模型的反而连接线路。 玩的时候，用一些电线，把每个动物模型的小电珠并联起来，再接在电 源上（图 3 - 5 ）。电源可以用 2节 1号电池串联组成，也可以接在降压变压 器的 3 - 4 . 5 伏上。这时，每个拴动物模型的裸铜丝支架就成了那个模型小电 珠开关的两极，当扔出的套圈套住支架时，电路接通，小电珠便会发光。 看谁快 “看谁快”是一种可以用来竞赛的游戏器。它的构造很简单，玩起来 却紧张而又有趣。 先用一块 1 0 0 0 1 0 0 毫米、两块 1 0 0 0 5 0 毫米的三合板和两根 1 0 0 5 0 5 0 毫米的木条，做成一个长方形的木盒，并在面板上钻好孔。再做四根直 径 2 . 5 毫米、高 3 0 毫米的圆木柱（或差不多大小的方木柱），在它们的中心 处钻一个直径 5 - 7 毫米的圆孔。在其中两根木柱外面，包一层宽 2 5 毫米的薄 铜片（或薄铁片）。取两根直径 2 - 3 毫米的裸铜丝，把它们弯成蛇形线，并 将它们的两端弯成一个直径 5 - 7毫米的圆圈（图 3 6 ，见 2 9页）。然后， 用螺栓，像图 3 - 7 所示，先把两根包有薄铜片的圆木柱，连同蛇形线的一端 分别装在面板中间的两个小孔上；再把另外两个圆木柱，连同蛇形线的另一 端分别装在面板两端的小孔上。 另用两根直径 2 - 3 毫米，长 1 0 0 毫米的裸铜丝，将它们的一端弯成一个 直径 4 0 毫米，有缺口的圆圈，另一端各焊接一根长 1 米的绝缘导线，并各配 上一根 1 5 0 毫米长的木柄，或者套上绝缘塑料管，做成探头（图 3 - 8 ）。 然后，在盒里按照图 3 - 9 和图 3 - 1 0 ，装置红绿灯泡 （普通手电筒电珠）， 连接线路。电源可以用 2 - 3 节 1 号电池，也可以用 3 - 4 . 5 伏的降压变压器。 最后，把它挂在墙上就可以玩了。 玩的方法是，甲乙两人各拿一个探头，裁判员发令后，两人将探头分别 套在蛇形线上，从两端开始沿着蛇形线向中间移动。到达终点时，只要把探 头挂在圆木柱上，绿灯便立刻会亮。不过，移动探头时，圆圈要里外悬空套 在蛇形线上，稍有疏忽，圆圈碰到蛇形线，红灯便亮，要罚 1 分。谁最先到 达终点，罚谁的分最少，谁就获胜。 会猜生肖的游戏机 把一只开关同一个电珠串联后，接在电源两端就组成了一个完整的电 路。合上开关，电流流过，电珠便会亮；断开开关，没有电流流过，电珠就 不亮。如果把几只开关和电珠串联，接在电源的两端，那么情形就不这样简 单了，只有同时合上所有的开关，电珠才会亮，而只要其中有一只开关，或 者几只开关，所有的开关断开时，电珠都不会亮。我们利用这种电路的规律， 可以设计制作成一些有趣的游戏机，这里介绍的“会猜生肖的游戏机”就是 其中的一种。 “会猜生肖的游戏机”由机箱、生肖图片和显示卡片、电路三大部分组 成。 机箱用木头做。先用四根木条钉成木框，再在木框上钉上面板就成了。 面板的左边画出 1 2 个方格，每个方格里画一种生肖图，并挖一个装置电珠的 小孔（图 3 1 1 ）。用卡片或薄纸板做 A 、B 、C 、D 四张显示卡片（图 3 1 2 ）。 电路由 K A 、K B 、K C 、K D 四只拨动开关、一只按钮开关和 1 2 个 1 . 5 伏、 0 . 2 5 安的小电珠组成。K A 是单刀双掷开关，K B 是双刀双掷开关，K c 是四刀 双掷开关， K D 是六刀双掷开关，为了方便和统一划齐，都可用六刀双掷开关， 不用的接点让它空着。电源是 1 节 1 号电池。图 3 1 3 （见 3 4 页）是它的电 路图。图 3 1 4 （见 3 4 页）是组装后的形状。 玩的时候，依次把 A 、B 、C 、D 四张显示卡片放在游戏机的面板上，每放 一张都会显示出不同的生肖图，你可向来玩的同学显示的生肖图中有没有他 的生肖。如果你放上显示卡片 A ，他说有，你就把开关 K A拨到“1 ”。如果 你放上显示卡片 A ，他说没有，你就把开关 K A拨到“0 ”。看过四张显示卡 片，拨好四只开关后，再接下按钮开关 A ，面板上就有一个小电珠会亮，而 这个发光电珠所在的方格的生肖，正是这位同学的生肖。 这台简单的机器为什么能很快地猜生肖呢原来用四只开关和小电 珠串联起来， 组成了一种叫做 “与门” 的逻辑电路。 机器里共有 1 2条 “与 门”电路，每条电路都串联着四只开关和一个电珠。 开关拨个“0 ”或 “1 ” 的位置与小电珠亮灭的关系，如右表所示。表中数码是二进制的四位数， 也就是每种生肖的代码。显示卡片 A露出的是代码第一位为“1 ”的生肖 画，显示卡片 B露出的是代码第二位为“1 ”的生肖画，显示卡片 C露出 的是代码第三位为 “1 ” 的生肖画， 显示卡片 D露出的是代码第四位为 “1 ” 的生肖画。这里举个具体例子来说明，假如来玩这个游戏的同学是属羊 的，他能在显示卡片 A和 D露出的生肖画中看到他的生肖，在其余两张 显示卡片上看不到。因此，只有开关 K A和 K D拨向“1 ”，K B和 K C都拨 向“0 ”，这时只有第八条电路接通，所以表示生肖羊的小电珠发亮。 孙悟空大战阿童木 这是一个供观赏的电磁玩具。它的结构简单，取材方便。做一个放在游 艺室里，一定会受少年朋友的喜爱。 照图 3 1 5 （见 3 6 页）的形状和尺寸，用一块稍厚些的木板做底板用 一块三合板（或厚纸板）做面板。面板的上部分可以锯成云朵形，下部分可 画上险峰峻岭的图画。再把它们垂直相交，钉成一个表演台。 照图 3 1 6 的形状和尺寸，用图画纸，在铅笔杆上卷成一个纸管，并用 浆糊贴牢。找出铅笔，待纸管干后，在它上面用 0 . 5 毫米的漆包线平绕 6 层 线圈，每层线圈要用薄纸隔开。线圈的两端用软导线引出。线圈外面包上 1 2层胶布，防止松散。再用薄铜片做一个线圈支架。把线圈装在支架上， 用钉子把线圈支架钉牢在底板右端。 照图 3 1 7 的形状和尺寸，用长木条做杠杆。杠杆的一头钉有一块小铁 片，铁片上焊有一段直径 3 毫米的铁钉做铁芯。铁芯应有三分之一左右插进 线圈里，并且不碰触线圈管。杠杆的另一端钉有一块铜片做成的开关活动接 触片。杠杆支架用弹性铜片做成，它的顶端用钉子钉在杠杆正中偏向铁芯一 端的地方，底端用钉子固定在底板上。在底板左端，正对开关接触片的地方， 钉一块竖直的铜片，是开关的固定接触片。 在图画纸上，画一个手舞金箍棒的孙悟空，一个举起拳头还击的阿童木， 涂上颜色，剪下来。找一根细铜丝，把它缠在一根铁丝上绕制成弹簧，并平 分成两段。用透明胶纸，把孙悟空和阿童木分别贴在两根弹簧的顶端。再把 两根弹簧的底端分别固定在杠杆两端（图 3 1 8 ）。 取一段绝缘导线，将杠杆支架和杠杆左端的开关活动接触片连接起来。 在支架下端连接一根绝缘导线，用作一根电源连接线。线圈的一根引出线用 作电源的另一根连接线，另一根引出线连接在开关的固定接触片上（图 3 - 1 9 ）。电源可以用 4 节串联起来的 1 号电池，也可以用 4 . 5 - 6 伏的交流电。 装置完后，应先试一试。在没有接通电源时，开关的活动接触片应轻轻 地触及开关的固定接触片。用手指轻轻地按一下杠杆右端，铁芯不应碰蹭线 圈纸管，并且杠杆上的铁片也不应碰着线圈。一松开手指，杠杆支架的弹性 应使杠杆恢复原位。接通电源后，电流流过线圈，铁芯向下移动。杠杆右端 下降，左端上升，开关的两个接触片相互分离，电流被切断，线圈失去磁场， 在杠杆支架的弹性作用下，杠杆恢复原位。一旦杠杆恢复原位，开关的两个 接触片相碰又立刻接通电流，线圈产生磁场又会吸引铁芯。于是在线圈磁场 时有时无的情况下，杠杆便会不停地一高一低地摇晃。而杠杆两端的孙悟空 和阿童木在弹簧的作用下，便会相互打起来。 电锤模型 这个电锤模型是应用电磁感应原理做成的。它结构比较简单，制作比较 容易。 用 1 0 毫米厚的木板，照图 3 - 2 0 的形状和尺寸裁成两块，把它们一横一 竖地钉成“丁”字形做机座。在两块木板相交处的正中，钉一块 3 0 毫米见方 的木块，做铁砧。 照图 3 - 2 1 ，用一条长纸卷一个长 7 0 - 8 0毫米、直径 1 0毫米的纸管，用 浆糊粘牢。纸管的两端，各粘一个内径 1 0 毫米、外径 8 0 毫米的厚纸坏，做 成线圈管。用直径 0