浅谈高中电学与电气技术的融合

2018-03-26王瑞偲

数字通信世界 2018年12期

王瑞偲

（内江市第六中学，内江 641100）

高中物理知识体系涵盖了声、光、热、电、力五大板块，其中电学部分是电气工程技术的重要基础知识，而大学电气工程专业的知识也大多从高中电学知识体系上进行延伸和拓展。因此，在进行高中电学学习时，可适当与电气技术进行融合理解，进而提高学习的应用度和广阔性。

1 初步认识电气技术

电气技术[1]的核心是电能，围绕电能展开其生产、传输、分配、利用等技术运用。正如国家电网公司新理念：推动再电气化，可知电气技术在生产、生活上的重要性。同现代科技一样，电气技术的逐渐发展带来电能革命，改善人类的生活质量和生活方式，极大推动着社会进程的发展。

电气技术的理论基础便包含了大量的电路、电子等电学知识，这是电气工程技术的核心理论。在高中物理电学中，涉及到许多电力技术的基础知识，掌握这些电力技能和基础知识有助于理解现代社会的电气技术、电网发展，切实提高认知水平。

2 从电学基础理论中探知电气技术

一是强化高中电学基础知识的学习意识。电气技术极具专业度和难度，对于高中学生，首先应该强化高中电学基础理论的学习意识，只有掌握最基本最核心的知识体系、深刻理解概念，才能在此基础上进行电气知识概念的延伸。二是在基础概念上逐渐提升对电气技术的认知。如高中涉及到电场、电磁场、交变电流的电学内容可延伸至电力的生产技术、输变电技术、弱电系统中。

2.1 电磁场与发电技术

在学习电磁场部分时，总是会被电的神奇所吸引。变动的电场会产生磁场，而同时，变动的磁场又能产生电场。那因此，它是否能够用来生产电呢？磁流体发电机便是对它的运用，磁场中的高速粒子受到洛伦兹力的作用后，能够分别向两级移动，从而产生电压差，实现发电的功能。除此之外，刚刚发展起来的无线充电技术之一也是基于它的理论基础——电磁感应式充电，当电流通过线圈时，周围会产生磁场，而磁场信息通过发送端与接收端的传送后，便可在接收端产生电流，进而进行产品的充电。

2.2 电学基础与输变电技术

最基础的电学知识便是电压、电流、电阻等构成的简单线路了，在日常学习中，通常需要我们利用这些基础知识进行简单的纯电路分析。除此之外，还有许多较难的实际电路分析，如变电站需要将电能输送到1km以外的用户过程中，且需要保证用户获得的电压不少于220V，输出电压为237V，并且还需考虑长距离输送中电能的损失情况，该如何考虑输电线的横截面积呢？这时我们就需要知道输电线路的电阻计算方式进而计算电路运输损耗。可以看到，输电技术离不开我们最平常学习的这些概念，不仅如此，电压等级也是衡量输电技术发展的一个重要维度，可运输的电压等级越高，也就意味着输电能力、输电技术越强。

变电技术中，需要通过变电设备将高电压变低电压，或低电压变高电压。由于电能在运输过程中会产生损耗和线路阻抗压降，因此电能的输送实际上是低变高、再高变低的过程，如何进行单条变电系统的设计，从而达到最小损耗值、最大效益化，这些都是建立在我们最基本的电路知识计算体系上。综合来看，如何实现整座城市的供电体系最优化，将是一个复杂巨大的工程，但这都离不开最基本的电学概念。

除此之外，我们在掌握电磁场相关知识及基础上，可以去延伸思考：电机发电的原理有哪些？如何大力发展水力发电、核能发电能清洁能源发电方式？在电容器、电感线圈等电气元件的学习上去思考：输变电工程如何进行电压的调控？在交变电流学习的基础上，可以延伸去了解：电能如何进行高压传输？弱电系统中怎么实现交变电流的调制？这些知识的延伸都需要建立在全面掌握基础知识的前提上，因此，学习好基础概念，力所能及的拓展边缘知识，了解电气技术在电力工程中的应用。

3 从电学实验中探究电气技术

基础知识的学习需要通过电学实践来进行巩固深化，物理实验的直观操作便是我们接近电学、感知电学概念存在的最有效最直接的方式。在电路实验中，我们通过构建各种串联、并联及其更多含有电路元件的复杂电路，了解线路是如何运行，感知周围建筑的弱电系统是如何建立。

电网系统就可以理解为简单电路的延伸，其包含有无数复杂电路元件和电路结构[2]。如弱电系统就是基于综合布线系统，就像简单物理实验将电阻、灯泡连接起来，综合布线系统即是将许多复杂元件如语音设备、数据设备、交换设备及其其他各种各样的控制设备连接起来，不仅如此，它还将所有的电缆线、配线插座、接头、设备信号线经过标准化设计，大量节约建筑空间，提高系统开放性和灵活性。因此电路理论是所有布线系统的基础，是建筑供电设计的理论依据，供电设计必须建立在成熟的电路计算知识下。