通過以前的學習,我知道純淨的水是不導電的。但在學習電的安全使用時,學習到:溼手或赤腳不要接觸開關、插座、插頭和各種電源接口;不要用溼布抹照明用具和電器設備。什麼情況下水能導電呢?老師說:純淨的水確實是不導電的,但由於自然界的水中溶有大量其他物質,因此生活中所用的水一般是能導電的。那麼,水溶液的導電性與什麼因素有關呢?於是我配製了食鹽水進行了以下實驗。
一個5歐姆的電阻、一個開關、若干食鹽(氯化鈉)、一個電流表、若干根導線、一個燒杯、三節電池、一個勺子、一根筷子、蒸餾水若干、一個靈敏電流表。
1.按照左下圖中的電路圖將電路元件連好,開關斷開。
2.在燒杯中倒入150毫升的蒸餾水。
3.將導線a端和導線b端放入蒸餾水中,電流表的指針不偏轉,將電流表更換成靈敏電流表。觀察靈敏電流表上的示數。
4.在150毫升的蒸餾水中放入一勺食鹽。用筷子快速攪拌,使食鹽快速溶解。將導線a端和導線b端放入食鹽水溶液中,並且使導線a端和b端之間的距離和上面的實驗中的距離相等,觀察靈敏電流表上的示數。
5.在150毫升的蒸餾水中放入兩勺食鹽。用筷子快速攪拌,使食鹽快速溶解。將導線a端和導線b端放入食鹽溶液中,並且使導線a端和b端之間的距離和上面兩次實驗中的距離相等,觀察靈敏電流表上的示數。
6.在150毫升的蒸餾水中放入三勺食鹽。用筷子快速攪拌,使食鹽快速溶解。將導線a端和導線b端放入食鹽溶液中,並且使導線a端和b端之間的距離和上面三次實驗中的距離相等,觀察靈敏電流表上的示數。
7.重複上面的實驗,觀察靈敏電流表的示數,記錄好數據,求平均值,並將記錄好的數據填寫在下圖的表格中。加入燒杯中的食鹽/勺
靈敏電流表示數/A
0勺(蒸餾水)
0A
1勺
0.025A
2勺
0.5A
3勺
0.075A
通過實驗發現,在加入燒杯中的食鹽勺數增多時,靈敏電流表的示數也相應地增大。
當食鹽水的質量不變,兩金屬片間的距離相同時,食鹽水的濃度越大,食鹽水的導電性越好。
為什麼相同條件下,食鹽水的溶度越大,導電性越好呢?針對實驗現象,我查閱了相關資料。水是由水分子構成的,純淨水中的微粒只有水分子,水分子不帶電。氯化鈉晶體由鈉離子(Na+)和離子(Cl-)構成,1個鈉離子帶一個正電荷,一個氯離子帶一個負電荷。食鹽溶解在水裡後發生電解,鈉離子、氯離子可以自由移動了,外加電壓的條件下離子發生定向移動就形成電流。像食鹽水等電解質溶液導電的能力的強弱主要由自由移動離子的濃度的大小決定。離子濃度越大,導電能力越強。分析導電能力的變化時,應該抓住離子濃度的變化,根據離子濃度的大小考慮導電能力。另外,溶液的導電性還受:單位離子所帶電荷數,溶液溫度的影響。
下圖是一個水位自動報警器,報警原理是:當水位上漲,水與金屬塊甲接觸,由於非純淨水是導體,控制電路接通,產生一定大小的電流,電磁鐵產生磁性,吸引銜鐵,使動觸點與下面的靜觸點接觸,則綠燈熄滅,紅燈發光報警。
這個能在海水裡正常使用的水位報警器如果移到淡水湖泊、河流裡還能正常使用嗎?移動到淡水水域使用時,水中的鈉離子、氯離子等離子變少,導電性能減小,其它條件不變的情況下,電流會變小。要使這個水位報警器在淡水湖泊、河流中也能正常使用,根據電磁鐵的特點,應該適當增多線圈匝數或增大電源電壓,起到加大電磁鐵磁性的作用。
生活中有很多科學奧秘,只要我們細心觀察,留心發現,便會發現許多平常發現不了的有趣的現象。讓我們學科學、用科學,盡情暢遊在科學的海洋裡吧!
你從學習防觸電的小細節入手,帶著要驗證水溶液的導電性與什麼因素有關這一個科學問題去進行科學探究,無不顯示著你的執著。實驗探案過程中你非常好地運用了控制變量法、轉換法等多種科學方法,特別是用靈敏電流表代替了普通的電流表,讓微小的電流變化展示在我們面前,最終也得出了你想要的結論,也是你的一份耕耘,一份收穫。同時,你也不滿足結論的獲取,還通過查閱了資料,了解了實驗原理,增加了探究的嚴謹性。通過實驗獲得的啟示,你試著去解決水位報警器從海水中轉移到淡水湖泊裡正常使用時需要改變的相關措施,運用科學知識去解決實際問題不就是我們學習科學的真正目的嗎。你的論文很精彩,成功屬於執著的你!