【自】五年級(下)-3-3 水溶液的導電性

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 在電池、電線和燈泡的電路中，接上具有導電性的物質，使電路連接成通路時，燈泡會亮起來。你知道有哪些物體具有導電性？
 ◎ 鐵製品、金屬製品。
 ◎ 我記得迴紋針、硬幣及鐵尺等物品，放在電路中會讓燈泡亮起來。
 ◎ 好像金屬製品都具有導電性……

 用LED 取代燈泡作為電路的裝置，也可以測試物體是否具有導電性嗎？
◎ 可以，如圖的斷路接上要檢測的東西，看LED 是否會發亮，如果LED 可以發亮，表示此物體具有導電性。
◎ 斷路中加入物體後，若燈泡亮了，表示這個物體是好的導電物；若不亮，就是不好的導電物。

 使用發光二極體（LED）時，長腳端要接在由電池正極出來的電線上，短腳端要接在由電池負極出來的電線上。
  （Li g ht Em i t t i ng D i ode , LED）
 
  生活中，許多電器產品上的小燈泡，就是「發光二極體」。它具有體積小、用電省、使用壽命長等優點。

 發光二極體：又稱為「LED」，是一種給予電壓後，便會發出亮光的半導體。發光二極體通常以砷磷化鎵或磷化鎵所製成，由砷磷化鎵所發出的為紅色光，而磷化鎵發出的光則在黃色與綠色之間。發光二極體最早應用在音響上的指示燈，然後是運用在汽車上的儀表板燈、指示燈、交通號誌、音響面板、方向燈、室內燈等。

 什麼是發光二極體呢？
◎  目前最省電的發光工具為發光二極體，常用在紅、綠、黃號誌燈、車燈，甚至大量用在白色照明器具。適用於小電流的電路上，二極體有兩極，長腳接正極，短腳接負極，工作電壓為3伏特，因此要使它發亮，至少需要2顆1.5伏特的3號或4號乾電池。

【歸納】電池、電線和燈泡連接形成通路時，燈泡會發亮；如果形成斷路，燈泡不會發亮。
              發光二極體具有體積小、用電省，使用壽命長等優點，常運用於電器產品上。

發光二極體有哪些優點？生活中有哪些應用？
◎  它體積小、用電省、壽命長。
◎  紅綠燈、電腦主機、遙控器、手機充電器……，這些物品上的小紅燈或小綠燈都是LED。


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 下圖是利用電路測試水溶液是不是好的導電物的裝置。要怎麼知道水溶液會不會導電？
◎ 如果水溶液是易導電，LED 燈就會發亮，如果不易導電，LED 燈就不會發亮。
◎ 如果電路形成通路，表示水溶液會導電。

 實驗時要注意哪些事項？
(1) 檢查每個器材是否沒有故障。
(2) 電池有沒有電。
(3) 電線、燈泡有沒有接好。
(4) 電線末端要刮除塑膠皮。
(5) 在電線的末端銅線處可以包鋁箔紙。

注意
迴紋針末端包上鋁箔紙是為了增加與水溶液的接觸面積。
本裝置的水溶液、浸入水溶液的迴紋針和鋁箔紙都不可重複實驗，而且要注意浸在水溶液中的迴紋針和鋁箔紙不可互相碰觸。
實驗時LED 發亮後應立即將迴紋針從水溶液中拿出，以免電流過強，將LED 燒壞。（因為水溶液的性質不同，會影響導電情形。）

 利用電池、電線、發光二極體測試不同水溶液的導電性質時，必須注意：
(1) 放入待測水溶液中的兩端電線不可以互相碰觸，否則會形成通路。
(2) 使用過的水溶液不可重複使用，因為通電過後的水溶液其性質可能已改變。
(3) 使用過的電線不可以重複使用，否則電線上會殘留其他水溶液中的帶電離子，影響實驗結果。

 由上面的方法檢驗「純水」和「醋」等不同的水溶液，看看它們是不是容易導電呢？
◎ 醋和自來水都會導電。

未溶入其他物質者是純水
水可以溶解許多物質，成為水溶液

 純水是好的導電物嗎？我們改用發光二極體來做做看，注意實驗時，浸入水溶液中的電線不可碰觸。
◎ 實驗結果：燈不會亮，純水不是好的導電物。

 純水不容易導電，不是好的導電物；但是生活中接觸到的大多不是純水，而是含有礦物質的水。因為礦物質溶解在水中，成為容易導電的水溶液所以潮溼的手容易觸電。

為什麼不可以用溼的手去接觸通電的電器？
◎ 因為水容易導電

 溶質溶解在溶劑中時，會解離成離子的化合物，稱為電解質，例如：硫酸、氫氧化納等；不能解離的就稱為非電解質，例如：純水、砂糖水等。電解質在水中發生解離現象是能夠導電的真正原因。所謂解離，就是電解質與水接觸後，會形成可移動的帶電離子。

 有的水溶液是容易導電的物體，是因為這些水溶液通電後，發生解離，產生帶正電荷和帶負電荷的離子。例如：食鹽溶於水中後發生解離，產生帶正電的鈉離子和帶負電的氯離子。因此，食鹽水會導電。

 能導電的物質稱為電解質，生活中常見的電解質，例如：醋酸、檸檬汁、小蘇打、食鹽水、石灰水中的氫氧化鈣；
      不能導電的物質叫非電解質，生活中常見的非電解質，例如：水、砂糖水、酒精。

能導電	醋酸、檸檬汁、小蘇打、食鹽水、石灰水中的氫氧化鈣
不能導電	水、砂糖水、酒精

 能導電與水溶液的酸鹼度無關！！！
 
   
 由實驗結果知道，水溶液除了酸鹼性，還有什麼性質？
◎ 有些水溶液還具有導電性。例如：食鹽水、醋……，有的水溶液不容易導電，例如：砂糖水。


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 生活中使用的電，是由發電廠產生後輸送到各地，比乾電池所產生的電力還要高出許多。

 發電廠產生的電壓大約是11KV ～ 23.8KV，利用變壓器改變電壓至154KV ～ 345KV的超高壓，輸送到用電多的都市或工業區附近的一次變電所，一次變電所將電壓降至69KV，然後分配給二次變電所和工廠自家變電所，經過二次變電所後電壓降至22.8KV 或11.4KV，然後再分配給工廠、大廈、公寓地區用電，再經過三次變電所（或是配電變電所），將電壓降至6.6KV 或3.3KV，分配到都市街巷內的桿上變壓器，經過桿上變壓器將電壓降至110V或220V，提供給每個家庭使用。
 
 
  「V（伏特）」：是電壓的單位。(！！不是電流的單位！！！)

 電池的大小與蓄電量的多寡有關，也就是會影響使用時間長短，愈大愈持久。
◎ 乾電池1.5V
◎ 電源插座 110V(雙孔，一般)，220V(三孔-冷氣)

 充電電池和一般乾電池有什麼不同？
◎ 充電電池和一般乾電池的外觀可能沒有什麼區別，但是內容的組成材料並不相同，充電電池其優點是在充電後可多次循環使用，它們可全充放電上百次，甚至有些可以達到上千次，而且充電電池的輸出電流都會比一般乾電池高。

 身體潮溼時，皮膚表面覆蓋了一層水溶液。若是在潮溼的環境中使用電器，容易導電而產生觸電的危險。
◎ 在浴室裡且身體潮溼時，不可使用電器用品。
◎ 不可用潮溼的手拿插頭插入插座。
◎ 不可用潮溼的手碰觸任何電力開關。
 
 
 為什麼測試水溶液導電性的實驗是使用乾電池，而不是用插座送來的電力？
◎ LED 燈泡的工作電壓是3 伏特，而插座的電壓為110 伏特，電力太強，會使得實驗裝置中的LED 燈泡燒毀，也易發生觸電的危險，因不能使用插座送來的電力。
◎ 因為插座送來的電力很強110V（伏特）或220V（伏特），如果用來實驗，萬一不小心觸電時，將會發生危險，所以實驗時使用乾電池1.5V（伏特），比較安全。

【歸納】身體潮溼時，皮膚的表面覆蓋了一層水溶液，如果使用電器，或用手碰觸電力開關、拿插頭插入插座，容易導電而觸電。
 
 
  是什麼原因讓螢光筆的筆跡消失呢？可擦拭螢光筆是應用酸鹼變色原理設計出來的產品。以粉色的可擦拭螢光筆為例，用石蕊試紙檢測，可以發現白色擦拭端為酸性，粉色墨水端為中性。可擦拭螢光筆的粉色墨水會隨酸鹼改變顏色，中性時呈現粉色，酸性則呈現無色。當酸性溶液塗抹在粉色墨水上時，紙上的顏色也由粉色轉變為無色，看起來就像原先塗在紙上的顏色消失了一樣。
 
 
 如果用醋取代白色擦拭端，是不是也可以讓粉色墨水的筆跡消失呢？
◎ 醋是酸性，可以讓粉色墨水消失。