核心概念
電
導體
絕緣體
引言
電為許多你每天使用的裝置供電。這些裝置由電路組成，從非常簡單的（例如只有單個燈泡的燈）到非常複雜的（例如計算機中的電路）。嘗試這個專案，製作你自己的簡單電路，並用它來測試哪些常見的家用材料可以導電。
背景
你可能經常聽到“電”這個詞，但它實際上是什麼意思？在日常使用中，電通常指的是帶電粒子（稱為電子）在金屬線中移動。電流的流動稱為電流。金屬通常是很好的導體，這意味著它們能讓電流輕鬆流動。不容易讓電流流動的材料稱為絕緣體。大多數非金屬材料，如塑膠、木材和橡膠都是絕緣體。如果你曾經將插頭插入牆壁插座，你就會注意到這一點。插頭上的插腳和電線內部的電線是金屬的，但它們被塑膠或橡膠絕緣材料包圍，因此當你觸控電線時不會觸電！
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮訂閱我們屢獲殊榮的新聞，以支援我們的工作。 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
電流流動需要一個完整的“迴路”。這被稱為閉合電路。這就是為什麼牆壁插座有兩個插腳，而電池有兩個端（正極和負極）而不是隻有一個。你將它們都連線到電路，從而建立一個完整的迴路。如果迴路中斷，它將變成一個開路，電流將不會流動。
在這個專案中，你將透過拆解一個手電筒（當然，要經過允許）來構建你自己的簡單電路。你將使用你的電路作為測試儀，以確定家用材料是導體還是絕緣體。當你將電路連線到導體時，你將建立一個閉合電路，手電筒燈泡將亮起。如果你將電路連線到絕緣體，你仍然會有一個開路，因此燈泡將保持熄滅。
材料
手電筒（可以拆卸的那種）
手電筒的電池
三根可以切割和剝線的電線（更多資訊請參見步驟）
帶有公制刻度的尺子
電工膠帶（和/或橡皮筋）
剪刀或刀（以及成人的幫助）
各種可以在你的電路中測試的金屬和非金屬家用材料
準備工作
要完成此專案，你需要從舊電子裝置中回收三段電線。你可能有一個裝滿舊手機充電器的雜物抽屜——那些很管用。你也可以在五金店或一些工藝品店購買電線。
剪下三段電線，每段至少 10 釐米長。
讓成年人使用剪刀或鋒利的刀片刮掉每根電線末端約一釐米的絕緣層，露出裡面的金屬。（還有一種專門的工具可以做到這一點，稱為剝線鉗。如果你有剝線鉗，你或成年人可以使用它們。）
拆卸你的手電筒。取出電池。如果可能，擰下“頭部”（固定燈泡的部分）並卸下開/關開關。大多數手電筒都可以徒手輕鬆拆卸，但你可能需要另一個工具（例如螺絲刀）和/或成人的幫助才能做到這一點。
注意：牆壁插座中的電力非常危險，可能會致命。切勿在插頭插入牆壁插座時切入電線或開啟電子裝置。
步驟
檢查你手電筒的內部，並嘗試追蹤電路。請記住，電流流動需要閉合電路。手電筒中的電路通常從電池倉的一端，透過開/關開關，然後透過燈泡，再回到電池倉的另一端。你能找到電路嗎？
你的第一個目標是使用兩根電線將電池倉直接連線到燈泡。這可能需要你進行一些調整——並非所有的手電筒都相同。建立一個你自己的新的閉合電路是否困難？
電池倉應有正極 (+) 和負極 (–) 端。使用電工膠帶將一根電線的一端連線到電池倉每一端的金屬部件上。確保用力擠壓電線，以便它們充分接觸。(提示：如果電池只是滑入手電筒主體中——而不是被夾子或彈簧固定到位——當你將它們從手電筒中取出時，使用橡皮筋將它們首尾相連地固定在一起。)
現在，在燈泡外殼上尋找兩個金屬觸點，並使用電工膠帶將電線的另一端連線到這些觸點。提示：有時整個手電筒外殼的內部都是金屬的，這可以用作觸點之一。你是否能夠建立一個電路並使燈泡亮起？
如果你正確地進行了連線，這應該會導致燈泡亮起。如果燈泡不亮，請不要擔心！你可以檢查以下幾件事
你可能有一個 LED 手電筒。LED 代表發光二極體。LED 是一種特殊的燈泡，它的作用類似於電流的單向閥。只有當它的正極 (+) 和負極 (–) 兩側以正確的方式連線時，它才會亮起。嘗試反轉兩根電線連線到電池組的方式，看看它是否會亮起。
你可能無法獲得光亮的另一個原因是你的電線可能與手電筒電路中的金屬沒有良好接觸。嘗試用手指捏住接觸點，或使用迷你衣夾或長尾夾等東西來擠壓連線處。
你現在應該有一個工作的電路。實際上，你已經從手電筒外殼中取出電池和燈泡，並使用兩根電線重新建立了電路。你可以使用此電路透過新增第三根電線來測試家用材料的導電性。
斷開電池組一端的電線。這將建立一個開路，你的燈泡應該會熄滅。
將第三根電線的一端粘到電池組的那一端。你的電路現在應該總共有三根電線，其中兩根有自由端。
將電線的兩個自由端接觸在一起。這應該會再次建立一個閉合電路，你的燈泡應該會亮起。
透過同時用兩個自由線端觸控材料來測試材料是否導電。
如果你觸控金屬物體（例如回形針或鋁箔）會發生什麼？如果燈泡亮起，這是否意味著該材料是導體還是絕緣體？
如果你觸控非金屬物體（例如木材、塑膠或橡膠）會發生什麼？燈泡會亮起還是保持熄滅？
附加：你能在家裡找到任何非金屬導電材料嗎？
觀察和結果
一旦你拆開手電筒，可能需要做一些工作來逆向工程。但是，你應該能夠透過使用兩根電線將電池倉直接連線到燈泡，使手電筒在沒有電源開關的情況下正常工作。新增第三根電線可以讓你建立一個“測試儀”。當你用自由線端接觸金屬物體時，燈泡應該像通常一樣亮起。這之所以起作用，是因為金屬物體是導體，因此它們會建立一個閉合電路。當你接觸絕緣材料（例如塑膠、橡膠和木材）時，電路保持開路，因此燈泡保持熄滅，因為沒有電流可以流動。
非金屬導電材料很難找到。石墨鉛筆芯可能適用於某些手電筒。但是，與金屬相比，石墨的電阻非常高，因此燈泡可能會顯得非常暗淡或根本不亮。
清理
如果你需要再次使用手電筒，請重新組裝它，或保留你的自制導電性測試儀！
更多探索 哪些材料是最佳導體，來自科學夥伴
移動的電子和電荷，來自 Physics4Kids
用檸檬電池發電，來自大眾科學 適合所有年齡段的科學活動，來自科學夥伴
此活動由科學夥伴合作推出
