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标题

自制有线电报机

范文

许浩韩沁君吴明霞

摘?要：通过吸盘式电磁铁、无源蜂鸣器、发光二极管、PVC板等器材自制有线电报机，可以有效地辅助“电磁铁”的课堂教学，激发学生的学习兴趣，充分展现电磁铁在生产生活中的实用性.

关键词：电磁铁;有线电报机;自制教具;创新实验

文章编号：1008-4134（2020）02-0029?中图分类号：G633.7?文献标识码：B

作者简介：许浩（1993-），男，四川南充人，硕士研究生，研究方向：中学物理教学;

韩沁君（1994-），女，四川苍溪人，硕士，中学二级教师，研究方向：中学物理教学;

吴明霞（1995-），女，四川南充人，硕士研究生，研究方向：大学课程与教学研究.

1?制作背景

电磁铁结构简单，应用广泛，教学中常以分组实验的形式进行.以教育科学出版社物理教材为例，“电磁铁”被编排在第七章第三节[1]，在内容上承接“电流的磁场”.为了进一步凸显物理知识的实用性，教材在“家庭实验室”部分提供了制作简易收发报机的活动，并呈现了简易模型.通过实验发现，若仅按照该模型进行制作，难以打出理想的摩斯密码.查阅相关文献发现，已有的有线电报机集成度过高，不利于課堂教学[2].为此，笔者对教材模型的电路设计进行了优化，改进了接收装置，使其能够连续准确地发出摩斯密码，模拟电报机的实际运用.

2?仪器原理

有线电报机主要由杠杆装置、打字装置、混联电路三部分组成（如图1所示）.仪器右侧由钢锯条和PVC小块制成的发报装置，类似于一个常开型双掷开关，该开关控制着两条支路的通断（如图2所示）.当开关闭合时，电磁铁电路导通，吸引下方的铁片，铁片上升，进而带动杠杆另一端的马克笔下降.由于马克笔下方铺有纸带，当纸带在小马达的带动下移动时，笔尖便可在纸带上留下墨迹（如图3所示）.断开开关后，电磁铁失去磁性，铁片在重力的作用下带动杠杆恢复原状，马克笔脱离纸带.

通过双掷开关同时控制的还有另一条支路，由发光二极管、蜂鸣器以及小马达串联组成（如图2所示）.在开关闭合后，二极管发光，蜂鸣器发声，这便能模拟出电报机发报时的声光效果.两条支路同时导通，各个电路元件同时工作，实现了在打出摩斯密码的同时，还伴随着声光效果，可以很好地模拟电报机真实的收发报过程.

3?设计优势

3.1?结构设计

将发射装置和接收装置合二为一，且固定发射装置的位置，使其简单易用，稳定性高.由于接收装置涉及到的电路元件较多，布线较复杂.笔者利用PVC板制作矩形箱体，既可隐藏电线提高美观度，又能作为杠杆装置的支撑结构.为了保证良好的可视性，以合页将箱体盖板设计成能自由开合的形式.除此，笔者还综合考虑电磁铁的安装位置、电磁铁的磁性强弱、电磁铁与铁片的距离、铁片与马克笔构成的杠杆装置的力矩等问题，确保每次实验都能成功打出摩斯密码.

3.2?电路设计

为了实现打出摩斯密码的同时发出声光信号，更真实地模拟出收发报过程.在设计电路时，笔者采用双掷开关同时控制两条支路的通断.经反复测试，9V的电压下电磁铁的磁性仍能满足需求，因此只需要6节1.5V干电池串联便可作为整个电路的电源，实验成本低廉也方便更换电池.根据器材的产品说明，蜂鸣器、发光二极管和小马达所需的工作电压均小于9V，且小马达的转速会随电压的降低而减慢，正好符合马达低速转动，带动纸带缓慢移动的设计要求.所以，可将这三个元件串联在同一条支路，电磁铁单独一条支路，确保所有元件的实际电压都在各自规定的电压范围内.

4?制作方法

4.1?发射装置

发射装置是一个简单的常开型控制开关.截取两段长约7cm带孔的废旧钢锯条，用砂纸将涂层或锈迹打磨干净，用羊角锤将带孔一端约1cm长度的锯条锤成30°角斜度.

用钢锯锯一块长宽约为5cm×1.5cm的PVC小板，打磨光滑，使用热熔胶将其粘在锯条凹面长边上.截取一块60cm×20cm的PVC板作为整个电报机的底板，将粘好PVC小板的锯条用螺丝固定在底板的右侧.锯条前端下方也需拧两颗螺丝作为接线柱，当锯条按下时能与下方螺丝冒接触良好（如图4所示）.

4.2?接收装置

接收装置最核心的结构是电磁铁和杠杆装置.为了方便安装，可以按照如下步骤先制作这一部分所需的各个零件，再进行组装与调试.

4.2.1?箱体的制作与安装

准备四块PVC板，长宽厚分别为：左板19cm×20cm×1cm，右板19cm×20cm×1cm，前板22cm×20cm×1cm，盖板22cm×19cm×1cm.取左板，在板的中下区域用钻孔机钻两个直径分别为1cm和0.5cm的小孔，安装蜂鸣器和发光二极管.取右板，在板的中下区域距下边约6cm处钻一个直径为3cm的圆孔.将四块板按预先的设计拼装成矩形箱体，并用螺丝固定.为了方便展示内部结构，盖板与前板采用合页连接（如图5所示）.

4.2.2?杠杆结构的制作与安装

将长宽约为15cm×5cm的铁皮（可以使用废旧的八宝粥罐），用羊角锤锤成圆筒状，套在长约17cm直径为1cm的PVC管的一端.在PVC管的另一端用美工刀进行适当切削，套上螺纹夹，固定马克笔（如图6所示）.根据杠杆的平衡条件，选取合适的位置用钻孔机钻一个直径为2mm的小孔并在小孔中插一根去头的钢钉作为支点.再将杠杆结构穿过箱体右侧的圆孔，把钢钉固定在圆孔内.杠杆结构安装效果如图7序号③④⑥⑦所示.

4.2.3?电路连接

按照设计的电路图将电磁铁、蜂鸣器、发光二极管、小马达等元件接入电路.将蜂鸣器和发光二极管嵌入左侧板上的小孔中，并用热熔胶固定. 接通电路，多次测试电磁铁与铁片的距离，确保每一次通电都能够成功吸起铁片，并带动杠杆装置另一侧的马克笔能在纸带上留下清晰的墨迹，最终固定电磁铁的位置.固定电磁铁的方式不唯一，较简单的是用一块合适的PVC块做支撑，用热熔胶固定（如图9所示）.

4.2.4?安装纸带和小马达

纸带和小马达分别安装在马克笔的两边（如图8序号③⑥所示）.为了增加摩擦力，将小玩具车轮胎固定在马达的转轴上，反复调节小马达与底板之间的距离，直到每次小马达都能准确控制纸带的移动速度为止（如图10所示）.

至此，接收装置的制作基本完成，其中电磁铁、杠杆装置和小马达部分需要多次试验、多次调节，以保证其稳定性.

5?结束语

自制有线电报机能模拟电报机的工作原理，展示真实的收、发报过程，具有很强的趣味性.它既可用于多个课题的常规教学，也可作为创新实验教学内容.在学习电磁铁时，可以通过演示发报过程来引入课题，也可由此来讲解电磁铁的工作特点.在学习串并联电路时，还可以让学生探究电报机内部电路结构，提升学生的电路设计能力.

教材是教育理念的承载体，是教育目标的连接体，是最重要的教学资源，对教材的认识不能仅停留在知识内容层面[3].教材上的每一句话、每一幅图都是编写者的精心设计.自制有线电报机的灵感来源于教材，是对教材实验的进一步优化.如何将自制有线发报机应用于课堂教学，使其发挥最大化的教学功能，则还需回归教材，针对教学重难点，设计有效的教学活动.

参考文献：

[1]吴祖仁.义务教育教科书物理（九年级上册）[M].北京：教育科学出版社，2013：118.

[2]倪祥军.简易有线电报机[J].教学仪器与实验，2005（X2）：35.

[3]张廷凯.走向新的教材观[J].人民教育，2002（04）：46-48.

（收稿日期：2019-09-12）

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