物理電學(xué)應(yīng)用之我見

劉映萩

大慶市實驗中學(xué)

物理電學(xué)應(yīng)用之我見

劉映萩

大慶市實驗中學(xué)

物理學(xué)，一門展示人類對美的追求與創(chuàng)造的學(xué)科；一門歷史悠久的自然學(xué)科，不僅推動著人類文明化進程，而且引導(dǎo)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(xué)滲透到人類生活的各個領(lǐng)域。由此可見，物理學(xué)不僅是物理學(xué)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(xué)分支學(xué)科之一的物理電學(xué)，已成為人類生活、生產(chǎn)持續(xù)進行的必需品?，F(xiàn)本文就物理電學(xué)在日常生活和教育領(lǐng)域的實際應(yīng)用進行闡述。

物理電學(xué)；日常生活；教育領(lǐng)域；應(yīng)用

眾所周知，物理電學(xué)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(xué)研究的對象，另一方面生活中有諸多活動是應(yīng)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(xué)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(xué)的應(yīng)用，電已成為人類不可或缺的主要能源?，F(xiàn)本文就物理電學(xué)在日常生活和教育領(lǐng)域的實際應(yīng)用進行闡述。

一、物理電學(xué)在日常生活中的應(yīng)用

1.家庭電路——物理電學(xué)的“實踐者”

依據(jù)最基本物理電學(xué)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(fù)荷電流的保險絲或鐵絲、銅絲，當(dāng)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(dǎo)致電能表損壞，更嚴(yán)重時可燒壞線路，引起火災(zāi)。

2.電燈——物理電學(xué)的完美應(yīng)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(yīng)的原理工作是電燈發(fā)明的理論支撐。當(dāng)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(wù)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(dǎo)體橫截面積大，則電阻較??；又假設(shè)相同的額定電壓，根據(jù)電學(xué)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(xué)在教育領(lǐng)域的應(yīng)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(xué)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(xué)科，是教育領(lǐng)域的重要知識組成部分。電學(xué)實驗也因而成為初、高中物理電學(xué)不可或缺的一部分，它是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)積極性、觀察力及空間思維的切入點。就初、高中物理電學(xué)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(xué)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(dāng)、電路選擇不正確從而導(dǎo)致的實驗人員遭受電擊、儀器損害的實驗事故。對于電學(xué)實驗而言，人身的安全和實驗器材的安全，才是保障電學(xué)實驗?zāi)軌虺晒Φ那疤帷?/p>

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(xué)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(xué)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(xí)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(yīng)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(xué)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(xué)在大大促進人類物質(zhì)文明發(fā)展的同時，將科學(xué)技術(shù)水平提高到一個新的層次，而電學(xué)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(xué)知識的學(xué)習(xí)和掌握，不斷地在生活中加以應(yīng)用，從而為持續(xù)提高人類的物質(zhì)文化水平服務(wù)。

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

[2]王薔，李國定.電磁場理論基礎(chǔ).清華大學(xué)出版社，2001

劉映萩（1999-），男，漢族，高中學(xué)歷，研究方向：物理學(xué)。