林皓瀾 成都市樹(shù)德中學(xué)光華校區(qū)

淺析高中物理知識(shí)在電子電路中的應(yīng)用

林皓瀾 成都市樹(shù)德中學(xué)光華校區(qū)

電子電路作為迄今為止功能最為強(qiáng)大，覆蓋最為全面，同時(shí)具有不同信號(hào)轉(zhuǎn)化、多種信號(hào)存儲(chǔ)功能的集成電路，近年來(lái)被廣泛運(yùn)用，并且極大地影響與改變了人們的日常生活。電子電路與高中物理電路息息相關(guān)、聯(lián)系緊密，盡管電子電路是高中物理電路的升級(jí)版、加強(qiáng)版，但高中物理知識(shí)作為基礎(chǔ)的理論知識(shí)，也被廣泛運(yùn)用于物理電路中。此外，電子電路與高中物理電路也有共通之處，同樣屬于物理學(xué)科的分支領(lǐng)域。本文基于高中生視角，以客觀全面的維度思考探索問(wèn)題，對(duì)高中物理知識(shí)在電子電路中的應(yīng)用作一個(gè)淺析。

電子電路 高中物理知識(shí) 廣泛應(yīng)用 高中生視角

電子電路是近年來(lái)隨著物理學(xué)研究地不斷深入，科技的進(jìn)步以及發(fā)展被人們研發(fā)出來(lái)的新型電路，與普通的物理電路相比，具有無(wú)可比擬的強(qiáng)大功能與適用性兼容性，電子電路通常作為集成電路網(wǎng)絡(luò)存在，在一些對(duì)供電要求非常高的領(lǐng)域，電子電路無(wú)疑是最好的選擇，因此人們對(duì)電子電路的研究成果也有著極其重要的意義。

1 高中物理知識(shí)與電子電路聯(lián)系緊密

高中物理中涉及大量的物理電路知識(shí)，對(duì)高中生設(shè)計(jì)并畫(huà)出電路圖，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)電路故障與電路分析等作出了較高的要求，全面覆蓋了物理電路的主要知識(shí)點(diǎn)與重要知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)，為了與相關(guān)理工類高校進(jìn)行無(wú)縫連接，教材還特地補(bǔ)充了電阻、電容、電感等原件在電路中的作用、二極管的單向?qū)щ娨约癓C振蕩電路、調(diào)制、調(diào)頻等相關(guān)電子電路的初級(jí)知識(shí)。而電子電路作為集成電路，由無(wú)數(shù)的單元電路組成，必然與高中物理知識(shí)聯(lián)系緊密，這方面的論據(jù)有很多，在此無(wú)法一一列舉，只能選取以下三個(gè)方面作為參考：

1.1 電路圖的繪制

在電子電路的設(shè)計(jì)與分析中，需要根據(jù)實(shí)際情況以電路圖的形式繪制出來(lái)，令人能夠更加直觀地了解到導(dǎo)線連接與儀器選擇的準(zhǔn)確性，在中學(xué)物理電路知識(shí)中，學(xué)會(huì)規(guī)范畫(huà)電路圖是中學(xué)生應(yīng)該掌握的必備技能。盡管電子電路比中學(xué)電路復(fù)雜許多，但仍然有許多相通之處，如用電器的符號(hào)，電路的連接方式等，因此中學(xué)物理的電路圖規(guī)范繪制是學(xué)好電子電路必備的基本技能。

1.2 電子電路的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要符合電路穩(wěn)定原理

盡管電子電路是功能無(wú)比強(qiáng)大的集成電路網(wǎng)絡(luò)，然而越是密集越是連接緊密的電路就越需要穩(wěn)定安全地運(yùn)行，人們對(duì)電子電路的研究主要包括設(shè)計(jì)與分析，在設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮到電路安全與穩(wěn)定的原理。與普通的單元電路不同的時(shí)，電子電路一旦出現(xiàn)電路故障便會(huì)導(dǎo)致其他部分也出現(xiàn)故障，在這種現(xiàn)象之下，就必須保持大量單元電路的穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)整體功能的穩(wěn)定。這一方面，在高中學(xué)習(xí)的恒定電流實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)就顯得尤為重要，要求設(shè)計(jì)的電路要滿足安全穩(wěn)定（不超量程、電流小于最大電流等），同理，在電子電路設(shè)計(jì)中，電路穩(wěn)定原理既要考慮到各用電器與電子元件的功率，承載的最大電壓，同時(shí)也要考慮電流的大小與電路的安全性與穩(wěn)定性，因此，符合電路穩(wěn)定的原理是電子電路設(shè)計(jì)的首要前提和基礎(chǔ)。

1.3 電子電路的設(shè)計(jì)要考慮優(yōu)化、完善

在滿足電路穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電子電路的設(shè)計(jì)，還需要考慮許多實(shí)際因素，設(shè)計(jì)多種方案，并不斷排除那些不適用與現(xiàn)實(shí)的方案等，這便需要計(jì)算并考慮各種物理參數(shù)，在這些的基礎(chǔ)上，才能夠選擇合適正確的電子元件與導(dǎo)線。高中物理要求高中生設(shè)計(jì)物理電路時(shí)要注意整個(gè)電路的是否節(jié)約能量、電路的熱損耗最小，效率最高等原則同樣也在電子電路的設(shè)計(jì)中進(jìn)行體現(xiàn)，各種儀器物理參數(shù)影響著整體電子電路的運(yùn)作，一旦物理參數(shù)不符合要求，即便不會(huì)造成安全隱患也會(huì)使整個(gè)電子電路的工作效率低下，無(wú)法滿足人們的使用需求。

2 高中物理知識(shí)在電子電路中的應(yīng)用

大量的事例可以證明，高中物理知識(shí)與電子電路聯(lián)系非常緊密，二者共同促進(jìn)，不可分割，高中生可以通過(guò)掌握高中物理知識(shí)進(jìn)一步強(qiáng)化深入對(duì)電子電路的認(rèn)知與理解。高中物理知識(shí)在電子電路中有無(wú)數(shù)的應(yīng)用，案例不可勝舉，以下主要列舉以下三點(diǎn)作為參考：

2.1 串并聯(lián)與混聯(lián)連接方式的選擇

串并聯(lián)與混聯(lián)是高中物理電學(xué)版塊要求學(xué)生重點(diǎn)理解與掌握的知識(shí)點(diǎn)，特別是運(yùn)用串并聯(lián)的特點(diǎn)結(jié)合閉合電路歐姆定律進(jìn)行電路分析和計(jì)算等，人們?cè)谠O(shè)計(jì)電子電路時(shí)，首先要根據(jù)實(shí)際情況運(yùn)用物理知識(shí)考慮連接方式，從整體電路到單元電路，根據(jù)能夠供給電壓的大小與要求該部分電路回路的安全性與穩(wěn)定性做一個(gè)整體分析。一般來(lái)說(shuō)，在電源能夠供給的電壓非常充足，并且對(duì)用電器的穩(wěn)定性與安全性有較高的要求情況下，選擇串聯(lián)電路，而在電源能夠供給的電壓并不充足，并且對(duì)用電器的穩(wěn)定性與安全性沒(méi)有較高要求的情況下，選擇并聯(lián)電路?；炻?lián)電路在整體電路中較常涉及，主要是減輕用電器負(fù)擔(dān)與增加用電器的使用效率。

2.2 電路故障的檢測(cè)與排除

高中物理電學(xué)版塊中，要求高中生能夠熟練分析電路的一些常見(jiàn)故障，如斷路、短路等，并能使用萬(wàn)用電表等實(shí)驗(yàn)器材通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)與排除，而這些知識(shí)技能在電子電路中同樣能派上用場(chǎng)，在電子電路中，因?yàn)殡妷翰蛔?，或是電流過(guò)大燒壞用電器的情況頻繁出現(xiàn)，盡管電子電路的安全性比其他物理電路要強(qiáng)上許多，但電路故障也并非不可能，人們需要通過(guò)高中物理知識(shí)，對(duì)故障進(jìn)行基本的判斷分析，使用萬(wàn)用表等儀器測(cè)某兩點(diǎn)的正反向電阻或各點(diǎn)與接地點(diǎn)之間的電壓來(lái)確定各點(diǎn)的電勢(shì)等來(lái)檢測(cè)，并通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)故障點(diǎn)，在證實(shí)后排除，對(duì)電子電路故障的檢測(cè)與排除同樣能夠維護(hù)電子電路的安全與穩(wěn)定，因此同樣具有重要的意義。

2.3 新型電子材料的選擇與應(yīng)用

高中物理電學(xué)版塊中簡(jiǎn)單對(duì)新型材料與電路元件進(jìn)行了簡(jiǎn)單地介紹，而這些新型材料的運(yùn)用與選擇同樣可以適用在電子電路中，電子電路作為高科技領(lǐng)域的電路類型，具有無(wú)可比擬的強(qiáng)大功能，然而也存在一些不足，因此需要通過(guò)選擇新型電子材料與電子元件來(lái)使得電子電路的功能更加強(qiáng)大，如將半導(dǎo)體作為集成電路的材料，為減少熱損失將超導(dǎo)體作為電路中的導(dǎo)線，利用材料的電阻率隨溫度變化不明顯的合金絲制作標(biāo)準(zhǔn)電阻，以及未來(lái)還將擁有更為先進(jìn)的納米電子材料等，這些都能夠使電子電路的運(yùn)作更加穩(wěn)定安全，有的甚至?xí)l(fā)生質(zhì)的飛躍，能滿足更多人的需求，因此是非常必要與重要的。

綜上所述，高中物理知識(shí)與電子電路聯(lián)系緊密，不可分割，盡管電子電路作為目前功能最為強(qiáng)大的電路，具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，但它的設(shè)計(jì)依據(jù)與選擇參數(shù)的依據(jù)也是根據(jù)最基本的物理電學(xué)知識(shí)進(jìn)行的。高中物理知識(shí)在電子電路中的應(yīng)用有很多，如選擇電子電路的連接方式，對(duì)故障信息的檢測(cè)與排除，預(yù)計(jì)對(duì)新型電子材料的選擇與排除等。高中物理具有重要的啟蒙意義與鋪墊作用，提高高中物理水平能夠讓高中生在今后的專業(yè)學(xué)習(xí)中受益匪淺，獲得屬于自身獨(dú)特的見(jiàn)解與心得。

[1]姜書(shū)燕.電力電子電路故障診斷與故障預(yù)測(cè)方法研究[J].湖南大學(xué).2016年4月