物理电学应用之我见

刘映萩

大庆市实验中学

物理电学应用之我见

刘映萩

大庆市实验中学

物理学，一门展示人类对美的追求与创造的学科；一门历史悠久的自然学科，不仅推动着人类文明化进程，而且引导人类创新性思维的形成与发展。而科技的发展，社会的进步，促使物理学渗透到人类生活的各个领域。由此可见，物理学不仅是物理学家的专属活动，也影响着我们平凡人生活的方方面面。而作为物理学分支学科之一的物理电学，已成为人类生活、生产持续进行的必需品。现本文就物理电学在日常生活和教育领域的实际应用进行阐述。

物理电学；日常生活；教育领域；应用

众所周知，物理电学与人类生活有着千丝万缕的联系，一方面生活中的许多现象是物理电学研究的对象，另一方面生活中有诸多活动是应用物理知识或规律的体现，因而人类文明化的进程离不开物理电学的积极推动。小到日常生活，大到交通运输、工厂生产、农业灌溉，随处可见电学的应用，电已成为人类不可或缺的主要能源。现本文就物理电学在日常生活和教育领域的实际应用进行阐述。

一、物理电学在日常生活中的应用

1.家庭电路——物理电学的“实践者”

依据最基本物理电学知识，我们安装家庭电路的正确方法是：进户线→电能表→总开关→保险丝→用电器。但目前来看，没有总开关或者保险丝是很多家庭电路安装中存在的弊端，这给日后电路的维修和改装带来了极大的阻碍和安全隐患。譬如，使用电笔或电表来检修电路时，需要有电（带电）才方便进行操作，从而找出故障点；而有的人将保险丝更换成了超出电能表最大负荷电流的保险丝或铁丝、铜丝，当出现电路短路或者用电器总功率过大时，保险丝就丧失了保护电路的作用，可能导致电能表损坏，更严重时可烧坏线路，引起火灾。

2.电灯——物理电学的完美应用

爱迪生，作为“世界发明大王”，他为人类文明发展做出的最大贡献之一就是发明了电灯，将人类带入了光明的世界。根据电流热效应的原理工作是电灯发明的理论支撑。当灯丝通入电流后，灯丝热到白炽状态就会自然发出明亮的光，从而将电能转化为光能和热能服务于我们的生产、生活。

用熔点高的钨丝制作灯丝，不仅增加了电灯使用的安全性，而且延长了电灯使用的寿命。细致观察灯丝，我们会发现灯丝被做成了螺旋状，这是因为灯泡发光时灯丝的温度会达到2000摄氏度以上，螺旋状的灯丝减少了散热，提高了灯丝的温度，以便更好的发光。同时为了杜绝钨丝在高温下发生氧化，会将小功率的灯泡抽成真空，在60瓦以上的灯泡中冲入惰性气体，这些气体就是为了阻碍灯丝在高温下升华。

电灯实际消耗的功率决定了电灯的亮度，因而实际功率大的灯泡比较亮；而灯丝的粗细决定了灯泡额定功率的大小。灯丝较粗的灯泡额定功率较大，灯丝较细的灯泡额定功率较小。在灯丝的原材料、长短相同时，依据电阻的特质推理，导体横截面积大，则电阻较小；又假设相同的额定电压，根据电学公式P=U2/R推算，灯丝较粗的灯泡额定功率较大。

细心观察生活物品的人会发现，电灯在使用一段时期后，灯泡就会变黑。究其原因，是因为灯泡中的钨丝在高温下升华为钨蒸汽；关灯后，灯泡内温度迅速降低，此时蒸汽就会附着在灯泡壁上，时间长了，灯泡壁自然而然就会变黑；断掉的灯丝，因为长度变短，灯丝的电阻变小，将灯丝搭接后使用，亮度会提升一些。但由于消耗的电功率变大了，容易使温度升高而再次烧断灯丝。

二、物理电学在教育领域的应用

俗语有云：百年大计，教育为先。一个国家的兴旺发达离不开良好正规的教育。物理电学作为一门以实验操作为基础，细致入微的观察力为依托的数理性、实验性学科，是教育领域的重要知识组成部分。电学实验也因而成为初、高中物理电学不可或缺的一部分，它是培养学生物理学习积极性、观察力及空间思维的切入点。就初、高中物理电学实验设计的基本原则，众说纷纭，但万变不离其宗，总结为如下四方面：

1.安全性原则是前提

在电学实验过程中，保持高度的防范意识，会大大减少由于试验器选择不恰当、电路选择不正确从而导致的实验人员遭受电击、仪器损害的实验事故。对于电学实验而言，人身的安全和实验器材的安全，才是保障电学实验能够成功的前提。

2.精确性是实验追求的目的

毫无疑问，实验成果就是追求精确、有价值的实验数据，这也是电学实验追求的最终目的。微小的实验误差、超高实验精度的呈现，脱离不了优质的实验器材和科学规范的实验思想的支撑。

3.方便性原则是理想

以安全性、适用性为基础，同时要采用简洁易行的实验操作方法。例如互动变阻器阻值大小的选择；控制电路（限流和分压接法）的选择；[2]在缺少适用器材时，可在习得实验器材原理之后，进行自制简易测量工具和电路，如电流表与电阻组合来测量大量程或替代电压表，调节电路测电源电阻等，在补充器材同时实现更精确测量；如无法实现高精度实验，应选择在误差允许范围内估量读数，并进行误差分析，或寻求更优、更精确的方案。

4.经济性原则

在制定实验方案时，要考虑节约材料和能源，尽可能地节约能量和实验设备，使电学实验实现低成本高价值。

三、结语

现代文明的生活方式，离不开电的使用。物理电学在大大促进人类物质文明发展的同时，将科学技术水平提高到一个新的层次，而电学知识也成为我们生活的必需品之一，为人们的生活带来了巨大的便利。反之，人们通过对电学知识的学习和掌握，不断地在生活中加以应用，从而为持续提高人类的物质文化水平服务。

[1]何善亮.高中物理电学实验设计的思想、原则和方法.实验教学与仪器，2002

[2]王蔷，李国定.电磁场理论基础.清华大学出版社，2001

刘映萩（1999-），男，汉族，高中学历，研究方向：物理学。