物理知識在電學中的應用

摘 要:物理知識和電學知識是兩個不同層次的知識領域，似乎不應把它們放在一起，但是在我們日常生活中以及學校的課堂教學中往往這兩個領域的知識卻恰恰不可分開。我們應很好的將他們融合在一起，這樣才可以更好的理解各種現象以及領會新的知識。

關鍵詞:物理學 電學 電磁能 光能 熱能

中圖分類號:O4文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)01(a)-0250-01

物理知識和電學知識是兩個不同層次的知識領域，似乎不應把它們放在一起，但是在我們日常生活中以及學校的課堂教學中往往這兩個領域的知識卻恰恰不可分開。我們應很好的將他們融合在一起，這樣才可以更好的理解各種現象以及領會新的知識。下面，簡單介紹一下物理知識在電學中應用。

在我們的日常生活中，就有許多物理知識與電學知識不可分割的例子，只是有的時候我們不注意觀察，不積極地思考罷了。

1 廚房電器

廚房是我們熟悉的地方，我們認真觀察廚房里燃料、炊具，做飯、做菜等全部過程，回憶廚房中發生的一系列變化，會看到很多家用電器中有關物理的現象。下面列舉一些例子并利用物理知識解釋這些現象。

(1)電飯堡煮飯、電炒鍋煮菜、電水壺燒開水是利用電能轉化為內能，都是利用熱傳遞煮飯、煮菜、燒開水的。

(2)排氣扇(抽油煙機)利用電能轉化為機械能，利用空氣對流進行空氣變換。排氣扇由電動機帶動風葉旋轉驅動氣流，使室內外空氣交換的一類空氣調節電器，又稱通風扇。排氣的目的就是要除去室內的污濁空氣，調節溫度、濕度和感覺效果。排氣扇廣泛應用于家庭及公共場所。當室內為潔凈空氣時，氣敏管HQ-Ⅱ的導電率很低，在電位器RP上的壓降也很小，DW處于阻斷狀態，三極管VT截止，5S模塊的腳處于高電平，排氣扇無電流通過不工作。一旦室內有害氣體的濃度增大，導致氣敏管HQ－Ⅱ的導電率增大，使RP上的壓降值升高，導致DW擊穿導通，三極管VT也隨之導通，使得5S模塊的腳呈低電平，此時排氣扇M通電工作。當室內有害氣體的濃度降到標準值以下時，排氣扇延遲工作一段時間后會自動停止。如室內有害氣體的濃度再次升高，排氣扇M又通電工作。調整RP或DW可以調整其啟動閾值。

(3)電飯煲、電炒鍋、電水壺的三腳插頭，插入三孔插座，防止用電器漏電和觸電事故的發生。

(4)微波爐加熱均勻，熱效率高，衛生無污染。加熱原理是利用電能轉化為電磁能，再將電磁能轉化為內能。微波爐的磁控管將電能轉化為微波能，當磁控管以2450MHz的頻率發射出微波能時，置于微波爐爐腔內的水分子以每秒鐘24.5千億次的變化頻率進行振蕩運行，產生高頻電磁場的核心元件是磁控管。食物分子在高頻磁場中發生震動，分子間相互碰撞、磨擦而產生熱能，結果導致食物被加熱。微波爐正是利用這一加熱原理來進行食物的烹飪。微波是一種電磁波，這種電磁波的能量不僅比通常的無線電波大得多，這種肉眼看不見的微波，能穿透食物達5cm深，并使食物中的水分子也隨之運動，劇烈的運動產生了大量的熱能，于是食物煮“熟”了。這就是微波爐加熱的原理。而且這種微波一碰到金屬就發生反射，金屬根本沒有辦法吸收或傳導它;微波可以穿過玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料，但不會消耗能量;而含有水分的食物，微波不但不能透過，其能量反而會被吸收，還有就是用普通爐灶煮食物時，熱量總是從食物外部逐漸進入食物內部的。而用微波爐烹飪，熱量則是直接深入食物內部，所以烹飪速度比其它爐灶快4～10倍，熱效率高達80%以上。

(5)廚房中的電燈，利用電流的熱效應工作，將電能轉化為內能和光能。簡單得說 鎮流器提供日光燈脈沖電壓使燈絲預熱及燈絲(陰極)上的電子發射材料激活，產生電子。電子與燈管內部汞原子發生碰撞產生紫外光，紫外光通過涂在燈管管壁得熒光粉折射出可見光(熒光粉材料比例不同折射出來得光就不同)燈管里不單只有汞蒸氣，還有一些其他氣體。

(6)廚房的爐灶(蜂窩煤灶，液化氣灶，煤灶，柴灶)是將化學能轉化為內能，即燃料燃燒放出熱量。

2 汽車涉及的電器知識

汽車是我們非常熟悉的交通工具，在它身上也有很多電學和物理學相融合的地方。

(1)汽車的發動機常用低壓電動機起動:電動機是根據磁場對電流的作用的道理制成的，工作時把電能轉化為機械能。

(2)汽車電動機(汽車電機)常用車載電瓶(蓄電池)供電，汽車運行過程中可以利用的車輪帶動車載發電機發電，給蓄電池充電。給蓄電池充電時，電能轉化為化學能儲存起來，此時蓄電池是用電器;用蓄電池給電動機供電時，化學能轉化為電能，此時蓄電池才是電源

(3)車載蓄電池還被用來為汽車上配裝的空調、電扇、收錄機、CD機及各種用途的電燈供電，方便地電能轉化為機械能、聲能、光能等等

(4)油罐車的尾部通常要掛一條鐵鏈直達路面，這樣做有利于使運輸過程中因顛簸而產生的電荷迅速傳到大地上，避免因靜電放電而帶來災難

(5)車燈發光:電能——光能如氙氣大燈的原理 氙氣大燈的全稱是HID氣體放電燈，它發光原理是利用正負電刺激氙氣(XENON)與稀有金屬化學反應發光，所以你會發現在HID燈泡的燈管內還有一顆小小的玻璃球，這其中就是灌滿了氙氣及少許稀有金屬，只要用電流去刺激它們進行化學反應，兩者就會發出高達4000K色溫度的光芒，這不但是傳統鹵素燈所難以達到的光度，4000K其實也是最接近正午日光的色溫，最能讓人眼感覺舒服的光度。此外，由于氙氣分子活動能力會隨著使用時間的加長而越活潑，因此氣體放電燈泡可是會越用越亮。不過鎢絲車燈用12V的電壓已能讓它發光;要是用在刺激氙氣發光，是絕對不夠的，所以，真正的HID氣體放電燈，要有一顆電壓安定器，12V電壓升壓到23000V，用在剛開啟電源時的瞬間刺激氙氣達到高亮，穩定持續供應氙氣燈泡發光。

物理學和電工學在很多地方還有融合的地方，這需要我們在學習和生活中不斷觀察、總結、歸納。

參考文獻

[1]廖承恩．電磁場理論基礎．西安:電子科大出版社，1994.

[2]王薔，李國定．電磁場理論基礎．北京:清華大學出版社，2001.

[3]康華光．電子技術基礎．北京:高教出版社.