生活中與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象探討

蔣 鵬

（成都師范學(xué)院，四川 成都 610000）

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，電已經(jīng)滲透到日常生活的方方面面。在生活中或多或少會(huì)遇到與電有關(guān)的物理現(xiàn)象，其中有些情況大家已經(jīng)習(xí)以為常，忘記了這種現(xiàn)象是大家學(xué)習(xí)過(guò)的物理和電學(xué)。生活中，只要仔細(xì)觀察，認(rèn)真思考，就能發(fā)現(xiàn)很多所學(xué)過(guò)的物理電學(xué)知識(shí)。這讓人們更加熱愛(ài)物理電學(xué)，對(duì)物理和電學(xué)的重要性有了更深的認(rèn)識(shí)。

1 電學(xué)知識(shí)及其物理現(xiàn)象探討的意義和目標(biāo)

1.1 電學(xué)的發(fā)展

電學(xué)是物理學(xué)的分支課程之一，“電學(xué)”的發(fā)生與應(yīng)用是其重點(diǎn)內(nèi)容?！半姟币辉~在西方國(guó)家來(lái)源于希臘語(yǔ)Amber，而在我國(guó)則來(lái)源于霹靂。 18世紀(jì)中葉至今，電學(xué)的科學(xué)研究呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。它的每一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)都引發(fā)了廣泛的有益科學(xué)研究，從而推動(dòng)了科技進(jìn)步的快速發(fā)展趨勢(shì)。如今，無(wú)論是大家的日常生活、科技進(jìn)步的主題還是化工生產(chǎn)的主題，都早已離不開(kāi)電。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，包括評(píng)估師在內(nèi)的一些研究方向逐漸分離，產(chǎn)生了微電子、電氣等專(zhuān)業(yè)課程。電學(xué)也可以稱(chēng)為電磁場(chǎng)理論，它是一門(mén)在物理學(xué)中具有關(guān)鍵作用的基礎(chǔ)科學(xué)。

1.2 電學(xué)知識(shí)的相關(guān)內(nèi)容

普通高中的電學(xué)知識(shí)內(nèi)容主要包括靜電學(xué)、恒流學(xué)和電磁場(chǎng)理論。靜電學(xué)的主要內(nèi)容是它與結(jié)構(gòu)力學(xué)和動(dòng)力學(xué)緊密結(jié)合，涉及靜電場(chǎng)、靜電力、庫(kù)侖定律、自由電子軌跡、電位差、勢(shì)能、電容器等恒流主要內(nèi)容，比如一些并聯(lián)連接、串聯(lián) 相關(guān)的專(zhuān)業(yè)技能是歐姆定律的閉環(huán)加法。也就是工作層面上的連接。關(guān)鍵是電磁場(chǎng)、洛倫茲力、粒子在電磁場(chǎng)和磁感應(yīng)混合場(chǎng)中的適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)、電磁感應(yīng)定律、電磁感應(yīng)定律、交流電、無(wú)線(xiàn)電波。

1.3 生活中與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象探討的意義

討論生活中與電有關(guān)的物理現(xiàn)象，首先要確立討論生活中與電有關(guān)的物理現(xiàn)象的現(xiàn)實(shí)意義。現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展趨勢(shì)促使人們對(duì)電力工程的要求不斷提高。確立生活中與電有關(guān)的物理現(xiàn)象及其發(fā)生的基本原理，可以提高每個(gè)人在解決生活中用電問(wèn)題時(shí)需要使用的方法的合理性和安全系數(shù)，從而合理提高日常工作能力。因此，探討生活中與電有關(guān)的物理現(xiàn)象對(duì)于提高生活水平和生活質(zhì)量具有特定的現(xiàn)實(shí)意義，其必要性不容忽視。

1.4 生活中與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象探討的目標(biāo)

在確定了討論生活中與電有關(guān)的物理現(xiàn)象的現(xiàn)實(shí)意義后，對(duì)討論生活中與電有關(guān)的物理現(xiàn)象的總體目標(biāo)進(jìn)行研究。在討論生活中與電有關(guān)的物理現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)該從生活中常見(jiàn)的問(wèn)題或狀況來(lái)考慮，比如生活中常見(jiàn)的磁感應(yīng)、節(jié)日彩燈的使用、客廳的照明、熒光燈的使用都與日常生活息息相關(guān)。在思考生活中與電有關(guān)的物理現(xiàn)象時(shí)，可以以此為研究?jī)?nèi)容，確立這種情況的基本原理，從而更好地完成物理學(xué)中電基本原理在生活中的應(yīng)用。

2 生活中衣、食、住、行等方面與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象

2.1 生活中穿衣方面與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象

全自動(dòng)洗衣機(jī)是大家日常生活中最常用的家用電器之一。為大家的日常生活提供了極大的便利。幾乎每個(gè)家庭都有一臺(tái)洗衣機(jī)。洗衣機(jī)利用電機(jī)的機(jī)械設(shè)備使?jié)L筒轉(zhuǎn)動(dòng)，待清洗的衣物在滾筒內(nèi)不斷地升降。在衣服中間產(chǎn)生摩擦效果，同時(shí)加上洗衣粉與水的共同作用，使衣服干凈整潔。使用全自動(dòng)洗衣機(jī)時(shí)，要注意全自動(dòng)洗衣機(jī)機(jī)殼的靜電感應(yīng)。大多數(shù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的電源插座是三孔插座，其中一個(gè)孔是接地裝置。由于地的電位差為0，正電荷或負(fù)電荷將被引導(dǎo)到地中（正電荷的電位差高于地，所以正電流流向地；負(fù)電荷的電位差比地小，同樣會(huì)注入地里），這樣人接觸全自動(dòng)洗衣機(jī)就不會(huì)觸電。

2.2 生活中飯食方面與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象

由于高科技的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的電器產(chǎn)品被用于廚房和餐廳，讓日常生活更加方便。廚房餐廳燒水的電熱水壺和做飯用的電飯煲都是將電能轉(zhuǎn)化為罐頭，用來(lái)燒水做飯。加熱爐解決了以前用火煮飯的方式，利用電流的磁效應(yīng)加熱食物。其表層由耐熱陶瓷板組成。交流電基于耐熱陶瓷板下方的兩層磁線(xiàn)圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。常用工具的底部被快速加熱，從而達(dá)到加熱食物的目的。其原理是：將原來(lái)的交流電按照電子整流器轉(zhuǎn)換成直流穩(wěn)壓電源，再按照高壓電源工程項(xiàng)目將直流穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換成音頻以外的高頻交流電，并加高頻-頻率交流電路利用電流的磁效應(yīng)加熱磁感應(yīng)。在電磁線(xiàn)圈上，會(huì)產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)。它的磁感應(yīng)線(xiàn)穿過(guò)灶臺(tái)的地磚櫥柜臺(tái)面，用于金屬材料鍋具，實(shí)現(xiàn)電磁能向熱能的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而對(duì)食材進(jìn)行加熱。

2.3 生活中住宿方面與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象

為了更好的方便住宿，幾乎每間臥室都配備了燈泡。電燈主要是利用電流的熱效應(yīng)，將電磁能轉(zhuǎn)化為集中的光。其基本工作原理如下：根據(jù)電子鎮(zhèn)流器，給日光燈一個(gè)單脈沖工作電壓，單脈沖工作電壓使燈泡的鎢絲發(fā)熱并激發(fā)負(fù)極上的電子器件。電子與發(fā)光管內(nèi)的汞分子劇烈碰撞，產(chǎn)生紫外線(xiàn)。紫外光根據(jù)涂在LED燈管壁上的夜光粉反射可見(jiàn)光，然后發(fā)熱。此外，由于全球氣候變暖，電風(fēng)扇已成為居室不可缺少的電器。它根據(jù)電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)電風(fēng)扇中的扇葉旋轉(zhuǎn)，從而促進(jìn)室內(nèi)空氣的流通，為每個(gè)人帶來(lái)涼風(fēng)，在炎熱的天氣里感覺(jué)舒適。

2.4 生活中出行方面與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象

隨著社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，人們的生活越來(lái)越離不開(kāi)汽車(chē)，而汽車(chē)也涉及到很多電氣和物理方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)低壓馬達(dá)，將電磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)能。蓄電池作為汽車(chē)電機(jī)常用的配電設(shè)備，在用作開(kāi)關(guān)電源時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電磁能，保證汽車(chē)的正常使用；它可以作為汽車(chē)中的家用電器，即在汽車(chē)工作的過(guò)程中使用。用車(chē)輪帶動(dòng)電池發(fā)電，給電池充電，將電磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)行儲(chǔ)存。同時(shí)，電池還可以將電磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)能，將電能分配給車(chē)內(nèi)的其他家用電器，使用起來(lái)非常方便。

3 電學(xué)知識(shí)在生活中的相關(guān)應(yīng)用

3.1 電路知識(shí)相關(guān)的應(yīng)用

家具中的并聯(lián)串聯(lián)電路。例如，每個(gè)LED燈座與開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)，每個(gè)LED燈座的電源開(kāi)關(guān)與LED燈座串聯(lián)，電源開(kāi)關(guān)與LED燈座串聯(lián)后，與開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生并聯(lián)電路。電源插頭和開(kāi)關(guān)電源都是并聯(lián)電路。手電筒的電池是串聯(lián)的，花燈（小燈泡串聯(lián)的那種）是串聯(lián)電路。使用“光控開(kāi)關(guān)”和“聲控開(kāi)關(guān)”可以節(jié)省住宅樓樓梯燈的用電量。其中，“光控開(kāi)關(guān)”可在天黑時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，天亮?xí)r自動(dòng)切斷。這也是生活中非常簡(jiǎn)單的聲控、光控開(kāi)關(guān)電源電路。日常生活中使用的吹風(fēng)機(jī)可以吹出冷風(fēng)或暖風(fēng)。使用時(shí)，關(guān)閉“空調(diào)”電源開(kāi)關(guān)，吹出冷氣。生活中所有標(biāo)稱(chēng)電壓相同的大功率電器，都是并聯(lián)在使用的線(xiàn)路上。只有商用保險(xiǎn)絲和按鈕與電源電路上的大功率電器串聯(lián)。功耗元件根據(jù)不同的設(shè)計(jì)規(guī)范會(huì)有很多并聯(lián)的供電電路。生活中也有很多引線(xiàn)和短路故障，比如斷了鎢絲；插座、電源開(kāi)關(guān)、接線(xiàn)盒引線(xiàn)；保險(xiǎn)絲熔斷或家用線(xiàn)引線(xiàn)。如果火線(xiàn)和接在插座內(nèi)兩個(gè)端子上的零線(xiàn)相撞；如果電源插座或電源插頭中的兩根線(xiàn)相撞，火線(xiàn)和零線(xiàn)立即連接，造成短路故障。短路會(huì)燒毀保險(xiǎn)絲并關(guān)閉所有照明設(shè)備的電源。嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞線(xiàn)路，引發(fā)火災(zāi)事故。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，線(xiàn)路中的電流一般會(huì)增加幾倍到幾十倍，產(chǎn)生大量的熱能。這種發(fā)熱會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)體的絕緣層被燒穿，會(huì)引起著火。引起短路故障的因素是機(jī)械設(shè)備絕緣層老化或絕緣層因高溫、潮濕、腐蝕而喪失工作能力，或絕緣層受到機(jī)械損壞。此外，雷擊擊穿電壓絕緣層和不正確的接線(xiàn)、外殼碰撞等都可能導(dǎo)致短路故障。

3.2 電磁知識(shí)相關(guān)的應(yīng)用

另外，電磁線(xiàn)圈可以形成電磁場(chǎng)，做羅盤(pán)、指南針，電磁線(xiàn)圈可以用來(lái)做電磁起重機(jī)，磁懸浮列車(chē)、電磁繼電器、揚(yáng)聲器、電機(jī)、發(fā)電機(jī)組和麥克風(fēng)。磁懸浮列車(chē)?yán)谩爱愋韵辔贝鸥袘?yīng)原理，使列車(chē)具有抵抗地球重力作用的能力，使列車(chē)完全擺脫軌道，漂浮在距軌道約1 cm的距離處，并在空中行駛，為在內(nèi)部空間行駛創(chuàng)造一個(gè)接近“零相對(duì)高度”的驚喜。磁鐵的使用非常普遍，使用電磁線(xiàn)圈來(lái)制造運(yùn)輸鋼材的起重設(shè)備。插入電源后，它會(huì)變成強(qiáng)磁鐵，因此可以拾取重鋼。磁感應(yīng)選礦機(jī)是利用插入的電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生磁性，然后吸引磁化的礦石。未磁化的被擋在另一邊。電感應(yīng)爐利用電磁場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（也稱(chēng)為渦流）的加熱原理，利用電子器件PCB電路板的元件產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)。當(dāng)鐵鍋底端放入爐腔內(nèi)時(shí)，即激光切割交變磁場(chǎng)線(xiàn)在炊具底部的金屬材料中產(chǎn)生交變電流（即渦流）。渦流使炊具的鐵分子結(jié)構(gòu)快速不規(guī)則地運(yùn)動(dòng)，分子結(jié)構(gòu)相互碰撞、摩擦。這就產(chǎn)生了熱能。所以，電磁做飯的熱源來(lái)自鍋底，而不是電磁本身給鍋送熱，所以熱效率比所有的高近1倍，使設(shè)備本身快速變熱，用于加熱和烹飪食材，進(jìn)而達(dá)到烹飪的目的。

3.3 靜電知識(shí)相關(guān)的應(yīng)用

靜電是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的正電荷，靜電對(duì)生產(chǎn)和生活的影響是多方面的（有好有壞）。靜電在日常生活中也有一定的應(yīng)用，如：靜電服裝印花、靜電噴漆、靜電植絨布、靜電除灰和港電篩分技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造和生活中。靜電也在逐步應(yīng)用噴灑農(nóng)藥、人工驅(qū)雨、超低溫制冷等諸多方面，甚至在飛船上還安裝了靜電饋線(xiàn)等靜電設(shè)備。日常生活中，人們經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這樣的場(chǎng)景，秋天脫毛衣時(shí)產(chǎn)生的靜電有啪啪的聲音。用干衣機(jī)烘干衣服和褲子時(shí)，衣服在風(fēng)干的空氣中摩擦，導(dǎo)致衣服上產(chǎn)生靜電，穿起來(lái)也會(huì)有粘膩感和不舒服的感覺(jué)?！斑青辍币宦暎岷诘囊股?，還能看到微弱的火花，這都與靜電有關(guān)。眾所周知，大家在日常生活中要特別注意防靜電：外出洗手，或者擦門(mén)上的墻壁去靜電，盡量不要穿化纖衣服和褲子；為防止被靜電擊中，可以使用小金屬部件（如鑰匙）、棉毛巾等，先觸摸大門(mén)、把手、水龍頭、座椅、床欄桿等去除靜電。避免靜電造成不利危害的具體措施，如在車(chē)輛運(yùn)輸汽油的末端拖一根繩子到地上，避免因靜電積累和充放電引起的火災(zāi)事故。

3.4 其他方面的應(yīng)用

進(jìn)排氣扇（抽油煙機(jī)）利用電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械動(dòng)能，利用空氣對(duì)流進(jìn)行氣體轉(zhuǎn)換。電飯煲、電飯鍋、電熱水壺的三芯電源插頭要插入三孔插座，避免大功率電器和人員傷亡。微波加熱受熱均勻，熱效率高，環(huán)境衛(wèi)生零污染，加熱原理是將電磁能轉(zhuǎn)化為電能。電飯煲的余熱回收利用，煮飯時(shí)鍋燒開(kāi)后，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)電源，利用電熱板的余熱恢復(fù)，幾分鐘后再按一下，電飯煲會(huì)自動(dòng)斷電。電氣產(chǎn)品不必處于待機(jī)狀態(tài)，如果電器產(chǎn)品處于待機(jī)狀態(tài)，會(huì)消耗電能，損壞設(shè)備?？措娨暪?jié)目時(shí)，盡量降低聲音和色度，以節(jié)省電量，讓眼睛不易疲勞。待機(jī)后，由于部分遙控器仍處于通電狀態(tài)，指示燈亮，會(huì)消耗一部分電磁能量，所以待機(jī)后應(yīng)拔掉電源線(xiàn)。

總而言之，在日常生活中，只要仔細(xì)觀察周?chē)奈锢碜兓?，用心思考，物理現(xiàn)象就會(huì)很好地為你服務(wù)。電飯煲煮飯、電鍋煮飯、電熱水壺煮開(kāi)水都是利用熱對(duì)流來(lái)煮飯、燒水。各類(lèi)電氣設(shè)備一般都有一定的散熱或自然通風(fēng)措施。如果這些措施被破壞，很可能導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱。

4 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)展生活中與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象探討，首先應(yīng)當(dāng)思考生活中與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象探討的意義，進(jìn)而明確生活中與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象探討的目標(biāo)，根據(jù)生活中與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象探討的目標(biāo)，并且發(fā)現(xiàn)思考生活中與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象探討的內(nèi)容。開(kāi)展生活中與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象的思考，給予生活中與電學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象以更多的關(guān)注，應(yīng)用科學(xué)的方式解決生活中的物理電學(xué)問(wèn)題，可以為人們生活中的各項(xiàng)活動(dòng)的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)和提供推動(dòng)力。