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摘 要:物理知识和电学知识是两个不同层次的知识领域,似乎不应把它们放在一起,但是在我们日常生活中以及学校的课堂教学中往往这两个领域的知识却恰恰不可分开。我们应很好的将他们融合在一起,这样才可以更好的理解各种现象以及领会新的知识。
关键词:物理学 电学 电磁能 光能 热能
中图分类号:O4 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)01(a)-0250-01
物理知识和电学知识是两个不同层次的知识领域,似乎不应把它们放在一起,但是在我们日常生活中以及学校的课堂教学中往往这两个领域的知识却恰恰不可分开。我们应很好的将他们融合在一起,这样才可以更好的理解各种现象以及领会新的知识。下面,简单介绍一下物理知识在电学中应用。
在我们的日常生活中,就有许多物理知识与电学知识不可分割的例子,只是有的时候我们不注意观察,不积极地思考罢了。
1 厨房电器
厨房是我们熟悉的地方,我们认真观察厨房里燃料、炊具,做饭、做菜等全部过程,回忆厨房中发生的一系列变化,会看到很多家用电器中有关物理的现象。下面列举一些例子并利用物理知识解释这些现象。
(1)电饭堡煮饭、电炒锅煮菜、电水壶烧开水是利用电能转化为内能,都是利用热传递煮饭、煮菜、烧开水的。
(2)排气扇(抽油烟机)利用电能转化为机械能,利用空气对流进行空气变换。排气扇由电动机带动风叶旋转驱动气流,使室内外空气交换的一类空气调节电器,又称通风扇。排气的目的就是要除去室内的污浊空气,调节温度、湿度和感觉效果。排气扇广泛应用于家庭及公共场所。当室内为洁净空气时,气敏管HQ-Ⅱ的导电率很低,在电位器RP上的压降也很小,DW处于阻断状态,三极管VT截止,5S模块的脚处于高电平,排气扇无电流通过不工作。一旦室内有害气体的浓度增大,导致气敏管HQ－Ⅱ的导电率增大,使RP上的压降值升高,导致DW击穿导通,三极管VT也随之导通,使得5S模块的脚呈低电平,此时排气扇M通电工作。当室内有害气体的浓度降到标准值以下时,排气扇延迟工作一段时间后会自动停止。如室内有害气体的浓度再次升高,排气扇M又通电工作。调整RP或DW可以调整其启动阈值。
(3)电饭煲、电炒锅、电水壶的三脚插头,插入三孔插座,防止用电器漏电和触电事故的发生。
(4)微波炉加热均匀,热效率高,卫生无污染。加热原理是利用电能转化为电磁能,再将电磁能转化为内能。微波炉的磁控管将电能转化为微波能,当磁控管以2450MHz的频率发射出微波能时,置于微波炉炉腔内的水分子以每秒钟24.5千亿次的变化频率进行振荡运行,产生高频电磁场的核心元件是磁控管。食物分子在高频磁场中发生震动,分子间相互碰撞、磨擦而产生热能,结果导致食物被加热。微波炉正是利用这一加热原理来进行食物的烹饪。微波是一种电磁波,这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多,这种肉眼看不见的微波,能穿透食物达5cm深,并使食物中的水分子也随之运动,剧烈的运动产生了大量的热能,于是食物煮“熟”了。这就是微波炉加热的原理。而且这种微波一碰到金属就发生反射,金属根本没有办法吸收或传导它;微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料,但不会消耗能量;而含有水分的食物,微波不但不能透过,其能量反而会被吸收,还有就是用普通炉灶煮食物时,热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪,热量则是直接深入食物内部,所以烹饪速度比其它炉灶快4～10倍,热效率高达80%以上。
(5)厨房中的电灯,利用电流的热效应工作,将电能转化为内能和光能。简单得说 镇流器提供日光灯脉冲电压使灯丝预热及灯丝(阴极)上的电子发射材料激活,产生电子。电子与灯管内部汞原子发生碰撞产生紫外光,紫外光通过涂在灯管管壁得荧光粉折射出可见光(荧光粉材料比例不同折射出来得光就不同)灯管里不单只有汞蒸气,还有一些其他气体。
(6)厨房的炉灶(蜂窝煤灶,液化气灶,煤灶,柴灶)是将化学能转化为内能,即燃料燃烧放出热量。
2 汽车涉及的电器知识
汽车是我们非常熟悉的交通工具,在它身上也有很多电学和物理学相融合的地方。
(1)汽车的发动机常用低压电动机起动:电动机是根据磁场对电流的作用的道理制成的,工作时把电能转化为机械能。
(2)汽车电动机(汽车电机)常用车载电瓶(蓄电池)供电,汽车运行过程中可以利用的车轮带动车载发电机发电,给蓄电池充电。给蓄电池充电时,电能转化为化学能储存起来,此时蓄电池是用电器;用蓄电池给电动机供电时,化学能转化为电能,此时蓄电池才是电源
(3)车载蓄电池还被用来为汽车上配装的空调、电扇、收录机、CD机及各种用途的电灯供电,方便地电能转化为机械能、声能、光能等等
(4)油罐车的尾部通常要挂一条铁链直达路面,这样做有利于使运输过程中因颠簸而产生的电荷迅速传到大地上,避免因静电放电而带来灾难
(5)车灯发光:电能——光能如氙气大灯的原理 氙气大灯的全称是HID气体放电灯,它发光原理是利用正负电刺激氙气(XENON)与稀有金属化学反应发光,所以你会发现在HID灯泡的灯管内还有一颗小小的玻璃球,这其中就是灌满了氙气及少许稀有金属,只要用电流去刺激它们进行化学反应,两者就会发出高达4000K色温度的光芒,这不但是传统卤素灯所难以达到的光度,4000K其实也是最接近正午日光的色温,最能让人眼感觉舒服的光度。此外,由于氙气分子活动能力会随着使用时间的加长而越活泼,因此气体放电灯泡可是会越用越亮。不过钨丝车灯用12V的电压已能让它发光;要是用在刺激氙气发光,是绝对不够的,所以,真正的HID气体放电灯,要有一颗电压安定器,12V电压升压到23000V,用在刚开启电源时的瞬间刺激氙气达到高亮,稳定持续供应氙气灯泡发光。
物理学和电工学在很多地方还有融合的地方,这需要我们在学习和生活中不断观察、总结、归纳。
参考文献
[1] 廖承恩．电磁场理论基础．西安:电子科大出版社,1994.
[2] 王蔷,李国定．电磁场理论基础．北京:清华大学出版社,2001.
[3] 康华光．电子技术基础．北京:高教出版社.
关键词:物理学 电学 电磁能 光能 热能
中图分类号:O4 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)01(a)-0250-01
物理知识和电学知识是两个不同层次的知识领域,似乎不应把它们放在一起,但是在我们日常生活中以及学校的课堂教学中往往这两个领域的知识却恰恰不可分开。我们应很好的将他们融合在一起,这样才可以更好的理解各种现象以及领会新的知识。下面,简单介绍一下物理知识在电学中应用。
在我们的日常生活中,就有许多物理知识与电学知识不可分割的例子,只是有的时候我们不注意观察,不积极地思考罢了。
1 厨房电器
厨房是我们熟悉的地方,我们认真观察厨房里燃料、炊具,做饭、做菜等全部过程,回忆厨房中发生的一系列变化,会看到很多家用电器中有关物理的现象。下面列举一些例子并利用物理知识解释这些现象。
(1)电饭堡煮饭、电炒锅煮菜、电水壶烧开水是利用电能转化为内能,都是利用热传递煮饭、煮菜、烧开水的。
(2)排气扇(抽油烟机)利用电能转化为机械能,利用空气对流进行空气变换。排气扇由电动机带动风叶旋转驱动气流,使室内外空气交换的一类空气调节电器,又称通风扇。排气的目的就是要除去室内的污浊空气,调节温度、湿度和感觉效果。排气扇广泛应用于家庭及公共场所。当室内为洁净空气时,气敏管HQ-Ⅱ的导电率很低,在电位器RP上的压降也很小,DW处于阻断状态,三极管VT截止,5S模块的脚处于高电平,排气扇无电流通过不工作。一旦室内有害气体的浓度增大,导致气敏管HQ－Ⅱ的导电率增大,使RP上的压降值升高,导致DW击穿导通,三极管VT也随之导通,使得5S模块的脚呈低电平,此时排气扇M通电工作。当室内有害气体的浓度降到标准值以下时,排气扇延迟工作一段时间后会自动停止。如室内有害气体的浓度再次升高,排气扇M又通电工作。调整RP或DW可以调整其启动阈值。
(3)电饭煲、电炒锅、电水壶的三脚插头,插入三孔插座,防止用电器漏电和触电事故的发生。
(4)微波炉加热均匀,热效率高,卫生无污染。加热原理是利用电能转化为电磁能,再将电磁能转化为内能。微波炉的磁控管将电能转化为微波能,当磁控管以2450MHz的频率发射出微波能时,置于微波炉炉腔内的水分子以每秒钟24.5千亿次的变化频率进行振荡运行,产生高频电磁场的核心元件是磁控管。食物分子在高频磁场中发生震动,分子间相互碰撞、磨擦而产生热能,结果导致食物被加热。微波炉正是利用这一加热原理来进行食物的烹饪。微波是一种电磁波,这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多,这种肉眼看不见的微波,能穿透食物达5cm深,并使食物中的水分子也随之运动,剧烈的运动产生了大量的热能,于是食物煮“熟”了。这就是微波炉加热的原理。而且这种微波一碰到金属就发生反射,金属根本没有办法吸收或传导它;微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料,但不会消耗能量;而含有水分的食物,微波不但不能透过,其能量反而会被吸收,还有就是用普通炉灶煮食物时,热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪,热量则是直接深入食物内部,所以烹饪速度比其它炉灶快4～10倍,热效率高达80%以上。
(5)厨房中的电灯,利用电流的热效应工作,将电能转化为内能和光能。简单得说 镇流器提供日光灯脉冲电压使灯丝预热及灯丝(阴极)上的电子发射材料激活,产生电子。电子与灯管内部汞原子发生碰撞产生紫外光,紫外光通过涂在灯管管壁得荧光粉折射出可见光(荧光粉材料比例不同折射出来得光就不同)灯管里不单只有汞蒸气,还有一些其他气体。
(6)厨房的炉灶(蜂窝煤灶,液化气灶,煤灶,柴灶)是将化学能转化为内能,即燃料燃烧放出热量。
2 汽车涉及的电器知识
汽车是我们非常熟悉的交通工具,在它身上也有很多电学和物理学相融合的地方。
(1)汽车的发动机常用低压电动机起动:电动机是根据磁场对电流的作用的道理制成的,工作时把电能转化为机械能。
(2)汽车电动机(汽车电机)常用车载电瓶(蓄电池)供电,汽车运行过程中可以利用的车轮带动车载发电机发电,给蓄电池充电。给蓄电池充电时,电能转化为化学能储存起来,此时蓄电池是用电器;用蓄电池给电动机供电时,化学能转化为电能,此时蓄电池才是电源
(3)车载蓄电池还被用来为汽车上配装的空调、电扇、收录机、CD机及各种用途的电灯供电,方便地电能转化为机械能、声能、光能等等
(4)油罐车的尾部通常要挂一条铁链直达路面,这样做有利于使运输过程中因颠簸而产生的电荷迅速传到大地上,避免因静电放电而带来灾难
(5)车灯发光:电能——光能如氙气大灯的原理 氙气大灯的全称是HID气体放电灯,它发光原理是利用正负电刺激氙气(XENON)与稀有金属化学反应发光,所以你会发现在HID灯泡的灯管内还有一颗小小的玻璃球,这其中就是灌满了氙气及少许稀有金属,只要用电流去刺激它们进行化学反应,两者就会发出高达4000K色温度的光芒,这不但是传统卤素灯所难以达到的光度,4000K其实也是最接近正午日光的色温,最能让人眼感觉舒服的光度。此外,由于氙气分子活动能力会随着使用时间的加长而越活泼,因此气体放电灯泡可是会越用越亮。不过钨丝车灯用12V的电压已能让它发光;要是用在刺激氙气发光,是绝对不够的,所以,真正的HID气体放电灯,要有一颗电压安定器,12V电压升压到23000V,用在刚开启电源时的瞬间刺激氙气达到高亮,稳定持续供应氙气灯泡发光。
物理学和电工学在很多地方还有融合的地方,这需要我们在学习和生活中不断观察、总结、归纳。
参考文献
[1] 廖承恩．电磁场理论基础．西安:电子科大出版社,1994.
[2] 王蔷,李国定．电磁场理论基础．北京:清华大学出版社,2001.
[3] 康华光．电子技术基础．北京:高教出版社.