●申 奧

引言

“電”這種物質大體上可分為物理、化學、生物三類。但是三種電在某些方面有很大的區(qū)別，同時，三種電又相互關系，甚至互相包含。本文論述三種電的區(qū)別與聯(lián)系，以幫助他人在學習中將三種電區(qū)別開來。

一、區(qū)別

通過對高中知識的學習，筆者了解到除了物理中的電學，化學和生物兩門學科也含有與電學有關的部分。三個學科所包含的電學究竟有什么區(qū)別？筆者將從他們的內(nèi)容、本質、應用三個方面來闡述它們的區(qū)別。

（一）內(nèi)容

1.物理電學：（1）打雷、閃電等自然現(xiàn)象。（2）靜電：靜止的電荷產(chǎn)生電場，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引①。（3）電流：導體中的自由電荷在電場力的作用下做有規(guī)律定向運動就形成了電流。（4）感應電流：穿過閉導體線圈的磁通量發(fā)生變化時，線圈上產(chǎn)生感應電流②。（5）電磁：物質所表現(xiàn)的電性和磁性。電荷運動產(chǎn)生波動，形成磁場，穿過閉導體線圈的磁通量發(fā)生變化時，線圈上產(chǎn)生感應電流。

2.化學電學：（1）化學反應的過程中產(chǎn)生的電能，或者是電能轉化成化學能，常伴隨熱量轉化和新物質生成③。（2）利用高壓靜電放電讓電與化學反應相互關系（放電化學）。

3.生物電學：生物電現(xiàn)象是指生命過程中產(chǎn)生的電流或電壓④。所有的生物都有生物電活動，是自然界普遍存在的一種電現(xiàn)象。（1）神經(jīng)反射在正常情況下膜內(nèi)外呈現(xiàn)靜息電位，在受到刺激時產(chǎn)生動作電位。并將這種電位傳遞下去，直到神經(jīng)元末尾④。（2）生物現(xiàn)象：如電鰻、電鰩，可以將自己的生物質能轉化成電能釋放出來。（3）光合作用中存在電能的轉化。

區(qū)別：物理中的電一般是通過物理現(xiàn)象產(chǎn)生的，化學中的電通常是由于發(fā)生了化學變化導致電荷轉移產(chǎn)生電能，生物中的電是在生物活動中產(chǎn)生。三種電的源頭不同，并且每種電都是與其對應的自然科學中的現(xiàn)象產(chǎn)生關系，相互作用，因此三種電的作用對象也不相同。

（二）本質

1.物理電：電荷的運動（電是由電荷運動或電荷之間相互作用產(chǎn)生，電荷本身不發(fā)生變化）⑤。

2.化學電：氧化還原反應中物質得電子、失電子所產(chǎn)生的電能，或者是利用電能讓物質得失電子，將電能轉化成化學能（電荷本身發(fā)生變化導致電的產(chǎn)生）。

3.生物電：整體性，生物性，傳導性，物質性。一定與生物本身結構有關，是生物質能與電能之間發(fā)生轉化。甚至并沒有電荷的移動而只是產(chǎn)生了電勢差（神經(jīng)元膜電位），可能只是一種電信號。

區(qū)別：物理電和化學電的產(chǎn)生都是由于帶電微粒的運動，但是機理不同，一種是整個電荷發(fā)生移動，另一種只是電子（電荷的一部分）發(fā)生移動。而生物電是由于生物本身結構特點產(chǎn)生的，雖然本質可能也是電荷的遷移，但是伴隨著生物現(xiàn)象。

（三）應用

1.物理電學：應用極其廣泛，電子信息無處不在，整個社會產(chǎn)值相當高。

2.化學電學：（1）原電池：其原理是氧化還原反應。一種物質在負極失電子發(fā)生氧化反應，另一種物質在正極得電子發(fā)生還原反應，有新物質生成⑥。（2）電解池：把電能轉化成化學能。讓電荷通過電解質而在陰、陽兩級發(fā)生氧化還原反應⑦。

3.生物電學：利用生物電現(xiàn)象可以得到心電圖，醫(yī)療中還有生物電保健，電療法等。

區(qū)別：三者的應用領域范圍有很大區(qū)別，物理電占據(jù)了電學的絕大部分，應用最為廣泛，并且化學電和生物電的應用領域內(nèi)也少不了物理電的參與。化學電的應用主要體現(xiàn)在電池的制備。生物電的應用除了利用生物電現(xiàn)象之外還要利用前兩者。

二、聯(lián)系

物理電、化學電、生物電之間既有區(qū)別，也有聯(lián)系，本文將從應用方面闡述三者的聯(lián)系。

1.電化學生物：電化學生物是由電生物學，生物化學以及電化學等多門學科交叉形成的一門獨立的學科，用電化學的基本原理和實驗方法，在不同生物體結構層次上交接電荷的新型學科⑧。具體利用了生物體內(nèi)各種氧化還原反應（如呼吸作用和光合作用），生物膜及模擬生物膜上電荷與物質的分配和轉移功能，生物電現(xiàn)象等⑨。

2.生物電現(xiàn)象中的物理電與化學電：生物電來源于細胞的功能，但產(chǎn)生的這種電本質上與物理或化學中的電是一樣的，都是帶電離子顯電性或是電荷的遷移。生命過程中產(chǎn)生的電流或電壓本質上同物理電也是一樣的。

3.生物電池：利用生物或細菌體內(nèi)的化學反應的能量，將其轉化為電能⑩。

總結

物理電是范圍最大的電學，另外兩種電也或多或少地與物理電有關聯(lián)，揭示了電的本質是粒子本身帶有電量?；瘜W電將物理變化與化學反應兩種不同的變化聯(lián)系在一起，在物質的轉化中產(chǎn)生電能。生物電來源于生物電現(xiàn)象，每種生物都會有生物電現(xiàn)象，所以生物電也與我們息息相關。三種電在內(nèi)容、本質、應用上都存在區(qū)別，但三者有互相聯(lián)系，相互包含。今后，在我們新項目的研發(fā)中，如果可以將三者有機地結合起來，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益、社會效益將大大提高。

注釋：

①梅強.初中物理電學部分知識探究[J].理化學習(教研版),2017(10):21-22

②王一波.高中物理電學實驗教學的“新途徑”[J].數(shù)理化解題研究,2017(12):58

③李悅.高中化學“原電池”學習進階研究[D].河北師范大學,2017

④許蕓.“興奮在神經(jīng)元間的傳遞”一節(jié)的教學設計[J].生物學教學,2017,42(10):28-30

⑤薛朝偉.高中物理電學學習心得[J].科技風,2017(03):246

⑥何明宣.關于高中化學原電池教學思考和研討[J].數(shù)理化解題研究,2017(18):81-82

⑦宋曉盈.高中化學“電解池”學習進階研究[D].河北師范大學,2017

⑧左國防,王小芳.生物電化學與電化學生物傳感研究進展 [J].儀表技術與傳感器,2010(07):16-18+45

⑨盧小泉,王雪梅,郭惠霞,杜捷.生物電化學[J].分析化學,2016,44(12):1891

⑩李金賢.生物電池[J].中學生數(shù)理化(初中版)(中考版),2007