淺析高中物理知識在電子電路中的應用

林皓瀾 成都市樹德中學光華校區

淺析高中物理知識在電子電路中的應用

林皓瀾 成都市樹德中學光華校區

電子電路作為迄今為止功能最為強大，覆蓋最為全面，同時具有不同信號轉化、多種信號存儲功能的集成電路，近年來被廣泛運用，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、聯系緊密，盡管電子電路是高中物理電路的升級版、加強版，但高中物理知識作為基礎的理論知識，也被廣泛運用于物理電路中。此外，電子電路與高中物理電路也有共通之處，同樣屬于物理學科的分支領域。本文基于高中生視角，以客觀全面的維度思考探索問題，對高中物理知識在電子電路中的應用作一個淺析。

電子電路 高中物理知識 廣泛應用 高中生視角

電子電路是近年來隨著物理學研究地不斷深入，科技的進步以及發展被人們研發出來的新型電路，與普通的物理電路相比，具有無可比擬的強大功能與適用性兼容性，電子電路通常作為集成電路網絡存在，在一些對供電要求非常高的領域，電子電路無疑是最好的選擇，因此人們對電子電路的研究成果也有著極其重要的意義。

1 高中物理知識與電子電路聯系緊密

高中物理中涉及大量的物理電路知識，對高中生設計并畫出電路圖，實驗檢測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點與重要知識點，同時，為了與相關理工類高校進行無縫連接，教材還特地補充了電阻、電容、電感等原件在電路中的作用、二極管的單向導電以及LC振蕩電路、調制、調頻等相關電子電路的初級知識。而電子電路作為集成電路，由無數的單元電路組成，必然與高中物理知識聯系緊密，這方面的論據有很多，在此無法一一列舉，只能選取以下三個方面作為參考：

1.1 電路圖的繪制

在電子電路的設計與分析中，需要根據實際情況以電路圖的形式繪制出來，令人能夠更加直觀地了解到導線連接與儀器選擇的準確性，在中學物理電路知識中，學會規范畫電路圖是中學生應該掌握的必備技能。盡管電子電路比中學電路復雜許多，但仍然有許多相通之處，如用電器的符號，電路的連接方式等，因此中學物理的電路圖規范繪制是學好電子電路必備的基本技能。

1.2 電子電路的設計與構造要符合電路穩定原理

盡管電子電路是功能無比強大的集成電路網絡，然而越是密集越是連接緊密的電路就越需要穩定安全地運行，人們對電子電路的研究主要包括設計與分析，在設計時首先要考慮到電路安全與穩定的原理。與普通的單元電路不同的時，電子電路一旦出現電路故障便會導致其他部分也出現故障，在這種現象之下，就必須保持大量單元電路的穩定，從而實現整體功能的穩定。這一方面，在高中學習的恒定電流實驗電路設計就顯得尤為重要，要求設計的電路要滿足安全穩定（不超量程、電流小于最大電流等），同理，在電子電路設計中，電路穩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，同時也要考慮電流的大小與電路的安全性與穩定性，因此，符合電路穩定的原理是電子電路設計的首要前提和基礎。

1.3 電子電路的設計要考慮優化、完善

在滿足電路穩定的基礎上，進行電子電路的設計，還需要考慮許多實際因素，設計多種方案，并不斷排除那些不適用與現實的方案等，這便需要計算并考慮各種物理參數，在這些的基礎上，才能夠選擇合適正確的電子元件與導線。高中物理要求高中生設計物理電路時要注意整個電路的是否節約能量、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計中進行體現，各種儀器物理參數影響著整體電子電路的運作，一旦物理參數不符合要求，即便不會造成安全隱患也會使整個電子電路的工作效率低下，無法滿足人們的使用需求。

2 高中物理知識在電子電路中的應用

大量的事例可以證明，高中物理知識與電子電路聯系非常緊密，二者共同促進，不可分割，高中生可以通過掌握高中物理知識進一步強化深入對電子電路的認知與理解。高中物理知識在電子電路中有無數的應用，案例不可勝舉，以下主要列舉以下三點作為參考：

2.1 串并聯與混聯連接方式的選擇

串并聯與混聯是高中物理電學版塊要求學生重點理解與掌握的知識點，特別是運用串并聯的特點結合閉合電路歐姆定律進行電路分析和計算等，人們在設計電子電路時，首先要根據實際情況運用物理知識考慮連接方式，從整體電路到單元電路，根據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定性做一個整體分析。一般來說，在電源能夠供給的電壓非常充足，并且對用電器的穩定性與安全性有較高的要求情況下，選擇串聯電路，而在電源能夠供給的電壓并不充足，并且對用電器的穩定性與安全性沒有較高要求的情況下，選擇并聯電路?；炻撾娐吩谡w電路中較常涉及，主要是減輕用電器負擔與增加用電器的使用效率。

2.2 電路故障的檢測與排除

高中物理電學版塊中，要求高中生能夠熟練分析電路的一些常見故障，如斷路、短路等，并能使用萬用電表等實驗器材通過實驗進行檢測與排除，而這些知識技能在電子電路中同樣能派上用場，在電子電路中，因為電壓不足，或是電流過大燒壞用電器的情況頻繁出現，盡管電子電路的安全性比其他物理電路要強上許多，但電路故障也并非不可能，人們需要通過高中物理知識，對故障進行基本的判斷分析，使用萬用表等儀器測某兩點的正反向電阻或各點與接地點之間的電壓來確定各點的電勢等來檢測，并通過一些實驗來證實故障點，在證實后排除，對電子電路故障的檢測與排除同樣能夠維護電子電路的安全與穩定，因此同樣具有重要的意義。

2.3 新型電子材料的選擇與應用

高中物理電學版塊中簡單對新型材料與電路元件進行了簡單地介紹，而這些新型材料的運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域的電路類型，具有無可比擬的強大功能，然而也存在一些不足，因此需要通過選擇新型電子材料與電子元件來使得電子電路的功能更加強大，如將半導體作為集成電路的材料，為減少熱損失將超導體作為電路中的導線，利用材料的電阻率隨溫度變化不明顯的合金絲制作標準電阻，以及未來還將擁有更為先進的納米電子材料等，這些都能夠使電子電路的運作更加穩定安全，有的甚至會發生質的飛躍，能滿足更多人的需求，因此是非常必要與重要的。

綜上所述，高中物理知識與電子電路聯系緊密，不可分割，盡管電子電路作為目前功能最為強大的電路，具有無可比擬的優越性，但它的設計依據與選擇參數的依據也是根據最基本的物理電學知識進行的。高中物理知識在電子電路中的應用有很多，如選擇電子電路的連接方式，對故障信息的檢測與排除，預計對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學習中受益匪淺，獲得屬于自身獨特的見解與心得。

[1]姜書燕.電力電子電路故障診斷與故障預測方法研究[J].湖南大學.2016年4月