在物理課本選修3-1（人教版）上94頁4題：如圖1所示，把一根柔軟的彈簧豎直地懸掛起來，使它的下端剛剛跟槽中的水銀接觸．通電后，你預計會發(fā)生什么現(xiàn)象？怎樣解釋這個現(xiàn)象．該實驗題中用水銀作為導電液體，因為水銀有毒，能不能用其它更安全的導電液體替代水銀來做該實驗呢？

先用水銀做該實驗，在電壓為4V時就能使柔軟彈簧（勁度系數(shù)為2.3N/m）跳動，彈簧的最小跳起電流約為1.4A，在較高電壓（8V）時能夠得到更加明顯的現(xiàn)象：彈簧上下振動，電路交替通斷（教師參考書答案）．但在實驗中還可以觀察到更多的現(xiàn)象：在彈簧與水銀接觸處還有明顯的電火花產(chǎn)生，并伴隨著“啪”、“啪”的響聲，這一現(xiàn)象在教師參考書中沒有提到，理論分析時也是不容易得到的．

再用常見電解液食鹽水替代水銀做實驗，得到以下三大原因使得實驗不能成功．

1、導線與食鹽水處接觸電阻較大：在電壓為16V時，電路中的電流僅為0.2A，當把食鹽水表面接觸處的導線插入食中食鹽水更深時，電路中的電流會急劇上升到幾個安培，此時，電路中雖然有大電流，但已經(jīng)不滿足實驗要求導線與液面剛接觸的條件了．由此可知，只有在電壓達到112V時電流才達到彈簧的最小跳起電流1.4A，112V的電壓對于人體而言已經(jīng)是高電壓了，不太安全．

2、用食鹽水替代水銀做實驗時產(chǎn)生了強烈的電解現(xiàn)象：與食鹽水接觸的負極銅導線處有無色氣泡不停放出，食鹽水中的H+得到電子，變?yōu)镠2放出，與食鹽水接觸的正極銅導線（為實驗方便在彈簧下端接了一小段銅導線）處有藍色物質(zhì)產(chǎn)生，正極銅導線處上的CU失去電子，變?yōu)樗{色的CU+2．電壓越高電解現(xiàn)象越強烈，與液面接觸處的正極導線腐蝕過快與液面脫離接觸，實驗不能成功．

3、鹽水與導線接觸時產(chǎn)生了浸潤現(xiàn)象：與鹽水表面接觸的導線上附著較多的液體阻礙彈簧脫離液面．當然最好的方法是用鹽水不浸潤的導體來進行實驗，但不易找到這樣的導體．筆者在用水銀做實驗的成功的基礎上，將與水銀不浸潤的銅導線換成與水銀浸潤的鋅導線，在保證改裝前后電路中電流不變的條件下進行實驗，鋅導線與水銀一直接觸而不斷開；在實驗過程還可以明顯觀察到鋅導線在與導電液體剛接觸時，鋅導線會突然向下運動一小段距離，把彈簧拉長．

進一步實驗表明：導電液體為硫酸、氫氧化鈉、硫酸鋁等電解液替代水銀做實驗時得到的情況與用食鹽水做實驗時相差不大．

通過以上對比實驗可知：（1）用水銀做該實驗能夠成功，且現(xiàn)象比理論分析還要多，而用電解液做該實驗不能成功；（2）在該實驗中水銀的作用是導電、防止電解和防浸潤．因為水銀具有毒性，且用水銀做實驗過程中發(fā)現(xiàn)水銀與彈簧剛好接觸這一條件要求較高：槽中水銀表面用來密封水銀的水與彈簧浸潤接觸影響實驗效果，可用衛(wèi)生紙吸取水銀表面的水；用注射器進行適當?shù)奈�取或點滴水銀來控制彈簧與水銀面剛好接觸．

綜上所述，該實驗中的導電液體水銀不能用電解液來替代，但可以用固體金屬斜面來代替水銀面，也能得到 同樣的現(xiàn)象：彈簧上下振動，電路交替通斷，在彈簧接觸處還有明顯的電火花產(chǎn)生，并伴隨著“啪”、“啪”的響聲．用固體金屬斜面來代替水銀面，既容易控制剛好接觸的條件，又沒有電解和浸潤現(xiàn)象發(fā)生，實驗容易操作、安全又成功，如圖2所示．

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.portlandfoamroofing.com/chuzhong/631807.html

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