物理電學應用之我見

劉映萩

大慶市實驗中學

物理電學應用之我見

劉映萩

大慶市實驗中學

物理學，一門展示人類對美的追求與創(chuàng)造的學科；一門歷史悠久的自然學科，不僅推動著人類文明化進程，而且引導人類創(chuàng)新性思維的形成與發(fā)展。而科技的發(fā)展，社會的進步，促使物理學滲透到人類生活的各個領(lǐng)域。由此可見，物理學不僅是物理學家的專屬活動，也影響著我們平凡人生活的方方面面。而作為物理學分支學科之一的物理電學，已成為人類生活、生產(chǎn)持續(xù)進行的必需品。現(xiàn)本文就物理電學在日常生活和教育領(lǐng)域的實際應用進行闡述。

物理電學；日常生活；教育領(lǐng)域；應用

眾所周知，物理電學與人類生活有著千絲萬縷的聯(lián)系，一方面生活中的許多現(xiàn)象是物理電學研究的對象，另一方面生活中有諸多活動是應用物理知識或規(guī)律的體現(xiàn)，因而人類文明化的進程離不開物理電學的積極推動。小到日常生活，大到交通運輸、工廠生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉，隨處可見電學的應用，電已成為人類不可或缺的主要能源。現(xiàn)本文就物理電學在日常生活和教育領(lǐng)域的實際應用進行闡述。

一、物理電學在日常生活中的應用

1.家庭電路——物理電學的“實踐者”

依據(jù)最基本物理電學知識，我們安裝家庭電路的正確方法是：進戶線→電能表→總開關(guān)→保險絲→用電器。但目前來看，沒有總開關(guān)或者保險絲是很多家庭電路安裝中存在的弊端，這給日后電路的維修和改裝帶來了極大的阻礙和安全隱患。譬如，使用電筆或電表來檢修電路時，需要有電（帶電）才方便進行操作，從而找出故障點；而有的人將保險絲更換成了超出電能表最大負荷電流的保險絲或鐵絲、銅絲，當出現(xiàn)電路短路或者用電器總功率過大時，保險絲就喪失了保護電路的作用，可能導致電能表損壞，更嚴重時可燒壞線路，引起火災。

2.電燈——物理電學的完美應用

愛迪生，作為“世界發(fā)明大王”，他為人類文明發(fā)展做出的最大貢獻之一就是發(fā)明了電燈，將人類帶入了光明的世界。根據(jù)電流熱效應的原理工作是電燈發(fā)明的理論支撐。當燈絲通入電流后，燈絲熱到白熾狀態(tài)就會自然發(fā)出明亮的光，從而將電能轉(zhuǎn)化為光能和熱能服務于我們的生產(chǎn)、生活。

用熔點高的鎢絲制作燈絲，不僅增加了電燈使用的安全性，而且延長了電燈使用的壽命。細致觀察燈絲，我們會發(fā)現(xiàn)燈絲被做成了螺旋狀，這是因為燈泡發(fā)光時燈絲的溫度會達到2000攝氏度以上，螺旋狀的燈絲減少了散熱，提高了燈絲的溫度，以便更好的發(fā)光。同時為了杜絕鎢絲在高溫下發(fā)生氧化，會將小功率的燈泡抽成真空，在60瓦以上的燈泡中沖入惰性氣體，這些氣體就是為了阻礙燈絲在高溫下升華。

電燈實際消耗的功率決定了電燈的亮度，因而實際功率大的燈泡比較亮；而燈絲的粗細決定了燈泡額定功率的大小。燈絲較粗的燈泡額定功率較大，燈絲較細的燈泡額定功率較小。在燈絲的原材料、長短相同時，依據(jù)電阻的特質(zhì)推理，導體橫截面積大，則電阻較小；又假設(shè)相同的額定電壓，根據(jù)電學公式P=U2/R推算，燈絲較粗的燈泡額定功率較大。

細心觀察生活物品的人會發(fā)現(xiàn)，電燈在使用一段時期后，燈泡就會變黑。究其原因，是因為燈泡中的鎢絲在高溫下升華為鎢蒸汽；關(guān)燈后，燈泡內(nèi)溫度迅速降低，此時蒸汽就會附著在燈泡壁上，時間長了，燈泡壁自然而然就會變黑；斷掉的燈絲，因為長度變短，燈絲的電阻變小，將燈絲搭接后使用，亮度會提升一些。但由于消耗的電功率變大了，容易使溫度升高而再次燒斷燈絲。

二、物理電學在教育領(lǐng)域的應用

俗語有云：百年大計，教育為先。一個國家的興旺發(fā)達離不開良好正規(guī)的教育。物理電學作為一門以實驗操作為基礎(chǔ)，細致入微的觀察力為依托的數(shù)理性、實驗性學科，是教育領(lǐng)域的重要知識組成部分。電學實驗也因而成為初、高中物理電學不可或缺的一部分，它是培養(yǎng)學生物理學習積極性、觀察力及空間思維的切入點。就初、高中物理電學實驗設(shè)計的基本原則，眾說紛紜，但萬變不離其宗，總結(jié)為如下四方面：

1.安全性原則是前提

在電學實驗過程中，保持高度的防范意識，會大大減少由于試驗器選擇不恰當、電路選擇不正確從而導致的實驗人員遭受電擊、儀器損害的實驗事故。對于電學實驗而言，人身的安全和實驗器材的安全，才是保障電學實驗能夠成功的前提。

2.精確性是實驗追求的目的

毫無疑問，實驗成果就是追求精確、有價值的實驗數(shù)據(jù)，這也是電學實驗追求的最終目的。微小的實驗誤差、超高實驗精度的呈現(xiàn)，脫離不了優(yōu)質(zhì)的實驗器材和科學規(guī)范的實驗思想的支撐。

3.方便性原則是理想

以安全性、適用性為基礎(chǔ)，同時要采用簡潔易行的實驗操作方法。例如互動變阻器阻值大小的選擇；控制電路（限流和分壓接法）的選擇；[2]在缺少適用器材時，可在習得實驗器材原理之后，進行自制簡易測量工具和電路，如電流表與電阻組合來測量大量程或替代電壓表，調(diào)節(jié)電路測電源電阻等，在補充器材同時實現(xiàn)更精確測量；如無法實現(xiàn)高精度實驗，應選擇在誤差允許范圍內(nèi)估量讀數(shù)，并進行誤差分析，或?qū)で蟾鼉?yōu)、更精確的方案。

4.經(jīng)濟性原則

在制定實驗方案時，要考慮節(jié)約材料和能源，盡可能地節(jié)約能量和實驗設(shè)備，使電學實驗實現(xiàn)低成本高價值。

三、結(jié)語

現(xiàn)代文明的生活方式，離不開電的使用。物理電學在大大促進人類物質(zhì)文明發(fā)展的同時，將科學技術(shù)水平提高到一個新的層次，而電學知識也成為我們生活的必需品之一，為人們的生活帶來了巨大的便利。反之，人們通過對電學知識的學習和掌握，不斷地在生活中加以應用，從而為持續(xù)提高人類的物質(zhì)文化水平服務。

[1]何善亮.高中物理電學實驗設(shè)計的思想、原則和方法.實驗教學與儀器，2002

[2]王薔，李國定.電磁場理論基礎(chǔ).清華大學出版社，2001

劉映萩（1999-），男，漢族，高中學歷，研究方向：物理學。