s h e触电

模拟触电演示仪

惠恩玲;宿丽叔;赵士鹏;拾景忠

【摘要】设计了模拟触电演示仪，在低压直流电条件下，通过操作布偶来生动模

拟人体触电的各种情形。学生可从视觉、听觉和触觉多角度真切地体会到触电的反

应，达到教育学生安全用电的教学效果。%Ademonstrationdeviceofelectric

owDCvoltage,thee-lectricshocksituations

tscouldexperiencetheelectricshock

reac-tionfromwatching,hearingandfeeling,andlearnhowtouse

electricitysafely.

【期刊名称】《物理实验》

【年(卷),期】2014(000)011

【总页数】3页(P14-16)

【关键词】触电;触电演示仪;物理教学

【作者】惠恩玲;宿丽叔;赵士鹏;拾景忠

【作者单位】江苏师范大学物理与电子工程学院，江苏徐州221116;江苏省开明

中学，江苏淮安223002;上海大学理学院，上海200436;江苏师范大学教师教育

学院，江苏徐州221116

【正文语种】中文

【中图分类】G642.423

1引言

学生从小就被教育要远离带电物体，谨防发生触电事故，但是却很少有人能够向学

生讲明什么是触电，什么情况下会发生触电.这些知识在初中物理“家庭电路与安

全用电”[1]这一节中进行了完整的学习，但仅仅依靠书本上的文字和图片很难让

学生对触电的各种情形及其成因产生感性认识.为此，作者在查阅文献[2]的设计基

础上，变平面为立体[3]，利用活动布偶来模拟人体触电，根据布偶身体内的小灯

泡是否发光以及小马达是否振动等现象，让学生亲眼目睹各种情形下的触电现场，

从而突破本节课的教学难点.

2电路设计

该演示仪由可以折叠的展示板与四肢可活动的布偶组成.整个演示仪外观如图1所

示，演示板面内部电路如图2所示，布偶内部电路如图3所示.

图2电路也就是对家庭电路的模拟，其中，a，b和c所在线代表零线.d，e和f

所在线代表火线.g和h所在线代表墙壁.i，j和k所在线代表地面.a，d和l为3

个接线柱，以方便接入电源给内部电路通电.b，c，e，f，g，h，i，j和k各点为

圆形磁铁，是布偶四肢与展示板内部电路的接口.同时，为了更好地演示跨步电压

现象，在i和j之间串入电阻R1，j和k之间串入电阻R2.其中R1阻值为20Ω.

R2阻值为10Ω.

图1模拟触电演示仪

图2演示板内部电路

图3布偶内部电路

图3为布偶身体内部电路图[3].它是由1个12V、0.1A的灯泡，2个6V的震动

马达以及2个40Ω的电阻R3和R4串联而成.从灯泡两端引出2条导线作为布偶

的2个臂膀，在2个马达两端引出2根导线作为布偶的2条腿.此电路具有良好的

对称性，当任意两掌之间存在电压时，体内的电路就会导通，灯泡就会发光，马达

就会振动.此时若用手触摸布偶便能感觉到震颤，与人体触电的反应非常相似.从

触觉上来体会触电是本演示仪的创新点.

3操作方法

首先通过2根导线将演示板与学生电源相连，并加入12V的直流电压.其中a接

负极，d接正极(即电源负极与零线相接，正极与火线相连).打开学生电源开关，

演示板内部电路便通电了[4].

1)当布偶仅1只手或1只脚(如图3，手脚分别用A，B，C，D表示)与火线相接

触，灯泡和马达都不工作，没有发生触电反应.说明：人若仅用1只手或者身体的

一部分接触火线，而身体其他部位与零线、墙壁、大地等绝缘，人是不会触电的.

2)若布偶2只手臂同时接触火线，即A接e且B接f.发现布偶没有任何反应.这

说明：人若2只手同时拿1根火线，而身体的其他部位与零线、大地等绝缘时，

人仍不会触电.小鸟双脚站在同一根输电线上，而身体与其他输电线保持绝缘就不

会触电也正是源于此.

3)若布偶的一只手臂与火线相接，另一只手臂与零线相接，即A接e同时B接

c(或者A接b同时B接f).灯泡发光，马达振动.这说明：虽然人与地绝缘，但是

2只手分别与火线、零线相接触就会发生触电事故，这就是双线触电的情况.

4)若布偶一只手臂与火线接触，另一只手臂与墙壁接触.即A接e同时B接g(或

者B接f同时A接g).灯泡发光，马达振动.说明：虽然人与地绝缘，但一只手与

火线接触，另一只手与墙壁接触，人也会触电.这是单线触电的情形之一.

5)若布偶任意1只手臂与火线接触，任意1只脚与墙壁接触.即A接e同时C接

h(或者B接f同时D接h).灯泡发光，马达振动.这说明：虽然人与地绝缘，但是

1只手与火线接触，1只脚与墙壁接触，人就会触电.这是单线触电的情形之二.

6)若布偶任意1只手臂与火线接触，任意1只脚与地面接触.即A接e同时C接

i(或者B接f同时D接i).灯泡发光，马达振动.这说明：人若站在地上，1只手与

火线接触，人就会触电.这是单线触电的情形之三.

下面模拟高压输电线落在地上的情况.将电源正极与地线相连，负极不变(即电源正

极与l相接，负极仍然与a相接)，这时大地便带电了.

7)刚开始，布偶悬挂于板面之上，身体任何部位都与地面绝缘，此时灯泡和马达

都没有工作.这说明：若有1根输电线掉在地上，只要人与地面保持绝缘，人就不

会触电.

8)若布偶任意1只脚与地面接触，即C接i(或者D接j).发现灯泡和马达都未有

反应.这说明：在落地电线附近，人若单脚着地，一般不发生触电事故.

9)若布偶2只脚同时踩在同一点上，即同时连接C，D，i(或者C，D，j).发现灯

泡和马达都没有反应.这说明：在落地电线附近，人若双脚并拢站在同一“点”上，

亦即两脚与落地电线距离大致相等，一般不会被触电.

10)若布偶2只脚踩在不同两点之上，但2脚之间距离较小时，即C接i同时D

接j.发现灯泡发出微弱亮光，马达也轻轻振动.这说明两脚之间已经存在跨步电压，

人是会触电的.此时若断开D和j，接通D和k，发现灯泡发出更强的光芒，马达

振动也更加强烈.可见穿过布偶体内的电流变强了.这说明：在落地电线附近，跨

步电压越大，人就越危险.

11)联系上述第9)点，将布偶两脚并拢为一点，采取跳跃式前进.即C和D合二为

一从i跳跃着经过j和k，此过程中灯泡和马达都没有工作.说明：在落地电线附

近，双脚并拢跳跃着前进便可安全离开危险地带.

4结束语

在初中物理“家庭电路与安全用电”这一节的教学活动中，教师首先利用模拟触电

演示仪展现出各种触电情形，学生通过视觉、触觉以及听觉来感受“触电”.随后

教师可向学生介绍模拟触电演示仪的电路结构，鼓励学生利用所学的电学知识对布

偶触电的成因做出解释，这样学生在认识家庭电路结构的同时也了解到家庭电路中

触电的具体情形.最后在学生认识到触电的危险性后，教育学生在日常生活中要注

意用电安全，并掌握基本的急救措施.此模拟触电演示仪操作安全，携带方便.在

12V直流电压下真实模拟了人体在220V或者更高电压下的触电情形.寓教于乐，

形象生动.使触电的危险性在学生头脑中留下深刻印象，教学效果明显.

【相关文献】

[1]仲扣庄.义务教育课程标准实验教科书物理(九年级下册)[M].南京：江苏科学技术出版社，

2007：18-28.

[2]陶洪.人身触电模拟示教板[J].物理实验，1986，6(2):75.

[3]朱小娟.安全用电模拟示教板的制作和演示[J].中国教育技术装备，2004(11)：18.

[4]罗冠山.模拟人体触电演示器[J].实验教学与仪器，2010(6):49-50.

[5]黄尧锐.人体触电的模拟实验[J].物理教师，1989(2):24-25.