劉理

摘要：在《電工學(xué)》直流電路教學(xué)中，講到物理量時(shí)，要有方法的講授直流電路物理量引入的意義、物理量的定義、物理量的數(shù)學(xué)表達(dá)式、物理量的單位、物理量的方向或正負(fù)、物理量的區(qū)別和聯(lián)系，著重強(qiáng)調(diào)這六方面內(nèi)容可以起到事半功倍的作用。

關(guān)鍵詞：直流電路物理量；電流；電壓、電位；電動(dòng)勢；功、功率。

中圖分類號：04 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-4431（2013）04-0031-02

直流電路中的物理量有電流、電壓、電位、電動(dòng)勢、電功和電功率六個(gè)，教師在講解《電工學(xué)》課程這部分內(nèi)容時(shí)，如果教學(xué)方法得當(dāng)、條理清晰，學(xué)生不僅容易理解和接受，還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，對后續(xù)的學(xué)習(xí)更感興趣。講到這部分內(nèi)容時(shí)，教師必須講解清楚以下內(nèi)容，才能達(dá)到教學(xué)目的。

一、直流電路物理量引入的意義：學(xué)習(xí)本課程的基礎(chǔ)

要明確物理量引人的目的，即為什么要引入該物理量，它是用來反映、描述或表征什么的。講到電流，要向同學(xué)們介紹在閉合電路中有正負(fù)電荷的流動(dòng)，這個(gè)流動(dòng)就是電流，電流不能用眼睛直接觀察，需要觀察時(shí)要借助儀表，電流與水流很相似，水的流動(dòng)靠落差或外部壓力，電荷的流動(dòng)靠電場力或電源力；講到電壓，要講清楚直流電路中任意兩點(diǎn)存在著電位差即電壓，有電壓才有電荷的流動(dòng)；講到電位，要講清楚是某點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓，參考點(diǎn)是選取的電路中任一點(diǎn)；講到電動(dòng)勢，要講清楚不同的電源向電路輸出的功率不同，電動(dòng)勢就是反映電源輸出功率多少的物理量；講到電功時(shí)，要講清楚電源可以通過負(fù)載將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能，即電流做功；講到電功率時(shí)，要講清楚不同的電源或負(fù)載在相同的時(shí)間內(nèi)做的功不同，即是電功率。

二、活學(xué)直流電路物理量的定義：提高學(xué)生興趣的切入點(diǎn)

物理量的定義是準(zhǔn)確反映其意義的文字?jǐn)⑹?，敘述語言不是唯一的，要求學(xué)生在理解物理意義的前提下記憶，抓住關(guān)鍵字句后將物理量定義變成自己的語言來敘述，切忌死記硬背。如電壓的定義是：引入的衡量電場力在任意兩點(diǎn)間做功能力的物理量。其關(guān)鍵詞句是電場力在兩點(diǎn)間做功，在理解這句話、抓住關(guān)鍵詞句后，其余內(nèi)容可以有不同語言描述。這個(gè)定義也可以這樣描述：反應(yīng)電場力在任意兩點(diǎn)間做功本領(lǐng)的物理量叫電壓。如電流的定義：電荷在外力的作用下的定向流動(dòng)形成電流。其關(guān)鍵詞句有：電荷（正電荷或負(fù)電荷）、外力（電場力、電源力）的作用。抓住關(guān)鍵詞句后，電流的定義也可以這樣說：電荷受電場力的作用而定向流動(dòng)。電動(dòng)勢的定義是：引人的衡量電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能快慢的物理量，其含義是電動(dòng)勢越大，輸出功率越大。電功的定義：電路元件所做的功等于電路中電壓、電流和時(shí)間的乘積。電功率的定義：電路元件所做的功與時(shí)間的比值。有部分教材對這些定義的敘述不清晰，教師講解時(shí)一定要將它變?yōu)樽约旱恼Z言，切忌背定義，不然學(xué)生很難接受。

三、理解直流電路物理量的數(shù)學(xué)表達(dá)式：讓學(xué)生學(xué)會(huì)邏輯思考的根本

物理量的數(shù)學(xué)表達(dá)式就是用數(shù)學(xué)公式將物理量的定義表示出來。直流電路中的電流、電壓、電位、電動(dòng)勢、功和功率六個(gè)物理量的大小都是定義的。電流強(qiáng)度或電流I的大小定義為：電路中任一截面流過的電荷與時(shí)間的比值，即I=q/t，I是電路中電流，q是流過電路任一截面的電量，t是流過電荷所用時(shí)間；任意兩點(diǎn)a、b之間電壓Uab定義為：電場力所做的功與搬運(yùn)電荷的比值，即Uab=W/q，Uab是a、b之間電壓，W是電場力將正電荷由a搬到b處所做的功，q時(shí)所搬運(yùn)的電荷的多少；任意一點(diǎn)a的電位定義為：a點(diǎn)與參考點(diǎn)c之間的電壓，即Va=Uab，c點(diǎn)是參考點(diǎn)；某一元件所做的功定義為：元件兩端電壓、電流與時(shí)間乘積，即W=UIt，其中U是元件兩端電壓，I是流過元件電流，t是元件做功所用的時(shí)間；元件的功率定義為：元件做功的快慢，即P=W/t，W是負(fù)載在時(shí)間t內(nèi)所做的功。結(jié)合相關(guān)物理量的定義，理解性的學(xué)習(xí)和記憶數(shù)學(xué)表達(dá)式，鍛煉學(xué)生們的邏輯思考能力，教師才能更好地展開下一步的教學(xué)。

四、記憶直流電路物理量的單位：公式計(jì)算正確性的前提和保障

任何一個(gè)物理公式不僅反映物理量之間的數(shù)量關(guān)系，也反映物理量之間的單位關(guān)系。因此，物理量的大小和單位同樣的重要，假如物理量只有大小，而沒有單位，那么該物理量就沒有意義。在電流大小計(jì)算公式中I=q/t，q的單位定義為庫倫（以物理學(xué)家名字命名），用q代表；t的單位定義為秒，用S代表，則I的單位就是庫倫/秒，定義為安培（以物理學(xué)家名字命名），用A代表；在電壓大小計(jì)算公式中Uab=W/q，W的單位定義為焦耳（以物理學(xué)家名字命名），用J代表，q的單位為庫倫，則電壓U曲的單位是焦耳/庫倫，定義為伏特（以物理學(xué)家名字命名），用V代表；在功的大小計(jì)算公式中W=UIt，電壓的單位是伏特，電流的單位是安培，時(shí)間的單位是秒，功的單位是：伏特×安培×秒，即是焦耳；功率的計(jì)算公式P=W/t，W的單位是焦耳，t的單位是秒，功率的單位是焦耳/秒，也叫瓦特（以物理學(xué)家名字命名），用W表示。大部分物理量都是以物理學(xué)家名字命名，實(shí)際上它們之間都存在著關(guān)聯(lián)。

五、理清直流電路物理量的方向或正負(fù)：學(xué)生理解性學(xué)習(xí)的重點(diǎn)

在這一部分教學(xué)時(shí)，要把各物理量的方向、參考方向或正負(fù)號講解清楚。要讓學(xué)生能夠真正理解直流電路工作時(shí)各物理量的狀態(tài)。電流的方向規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，電壓的方向規(guī)定為電位降低的方向，電動(dòng)勢的方向規(guī)定為低電位指向高電位。在不知道電流、電壓、電動(dòng)勢的實(shí)際方向時(shí)，要假設(shè)一個(gè)方向，這個(gè)方向就叫電流、電壓、電動(dòng)勢的參考方向。當(dāng)計(jì)算結(jié)果大于零，說明參考方向與實(shí)際方向相同，當(dāng)計(jì)算結(jié)果小于零，說明參考方向與實(shí)際方向相反。例如：在電壓、電流參考方向選擇一致時(shí)，計(jì)算的功或功率大于零，說明元件是負(fù)載，是耗能元件；當(dāng)計(jì)算的功或功率小于零，說明元件是電源。掌握了判斷的方法，學(xué)生分析電路才有了方向。

六、辨析直流電路物理量的區(qū)別與聯(lián)系：對已學(xué)知識點(diǎn)的疏理和深化

直流電路中的電壓與電位、功與功率很相近，初學(xué)者很易混淆，教學(xué)時(shí)要注意講清它們之間的關(guān)系。電壓與電位都是反映電場力在電路中兩點(diǎn)之間做功能力的物理量，其本質(zhì)相同，不同之處在于：電壓研究對象是電路中的任意兩點(diǎn)，而電位研究對象是電路中的任一點(diǎn)與參考點(diǎn)。功指的是負(fù)載消耗電能或電源輸出電能的多少，而功率指的是負(fù)載消耗電能或電源輸出電能的快慢，相同點(diǎn)：都與電能有關(guān)；不同點(diǎn)：功指的是做功多少多少，而功率指的是做功的快慢。以此鞏固知識點(diǎn)，讓學(xué)生靈活運(yùn)用，對于后續(xù)課程的學(xué)習(xí)將大有幫助。