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中學(xué)物理中有關(guān)接地問(wèn)題的探索及思考
摘要：在日常生活中，接地問(wèn)題較為重要，它可以防止由于高壓靜電而造成的觸電危險(xiǎn)，能夠保護(hù)人們安全地操作電器，并且其原理還被成功運(yùn)用于避雷針中。受應(yīng)試導(dǎo)向的影響，接地問(wèn)題在中學(xué)物理教學(xué)中是一個(gè)被忽視的知識(shí)點(diǎn)。因此，對(duì)其進(jìn)行探索與思考，在強(qiáng)調(diào)素質(zhì)教育的今天更具現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：中學(xué)物理； 接地問(wèn)題； 高壓靜電； 避雷針
在教學(xué)過(guò)程中，作為起主導(dǎo)作用的教師，首先必須認(rèn)真閱讀教材，挖掘教材中蘊(yùn)涵的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)（隱含的文字、數(shù)據(jù)、圖表等），然后通過(guò)課堂教學(xué)這種形式，去組織、誘導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一定的思考，培養(yǎng)學(xué)生觀察問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力。在人民教育出版社出版的高中《物理》教材中牽及到了避雷針，它是一個(gè)金屬的尖端導(dǎo)體，安在建筑物的頂端，用粗導(dǎo)線與埋在地下的金屬板連接，保持與大地有良好的接觸，那么這種接觸有什么作用呢？除塵器的金屬A以及平行板電容器的一個(gè)極板和靜電都接了地，為什么呢？筆者認(rèn)為：對(duì)學(xué)生講講有關(guān)接地的知識(shí)，既可拓寬學(xué)生知識(shí)面，又可對(duì)學(xué)生起到安全教育的作用。
1 被接地物體與地球具有相等電勢(shì)的作用
1.1 防止由于高壓靜電而造成觸電危險(xiǎn)
對(duì)于《物理》教材中圖13-56，靜電除塵器的除塵機(jī)理是利用高電壓產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度使氣體電離，產(chǎn)生電暈放電，進(jìn)而使粉塵荷電，并在電場(chǎng)力的作用下，使氣體中的懸浮粒子分離�？上攵�，靜電除塵器在高電壓下工作的，其外殼產(chǎn)生很高的靜電電壓，如果人一不小心碰到外面的金屬管，就會(huì)有電流流過(guò)人體引起觸電。金屬管A接地說(shuō)明了其與地球具有相同的電勢(shì)，當(dāng)人不小心摸A管時(shí)不會(huì)觸電，因?yàn)檫@時(shí)的金屬管、人和地球均為同一等勢(shì)體，不會(huì)有電流流過(guò)人體。
《物理》教材中研究平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān)。電容器左極板接地，靜電計(jì)外殼接地，則兩者電勢(shì)便都與地球電勢(shì)相等，靜電計(jì)所測(cè)電壓便是電容器的電壓了。其次接地也有防止觸電作用，因?yàn)樵谶@一實(shí)驗(yàn)中，起電機(jī)的電壓很高；靜電計(jì)、電容極板接地，消除了人體對(duì)電容器極板的電容作用。
人體是最普遍存在的靜電危害源，要讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到：
在做靜電實(shí)驗(yàn)時(shí)，要做到充分的防護(hù)措施，除小心操作外，
建議穿防靜電鞋并使用防靜電地面（防靜電地墊、地毯等）和防靜電襪、防靜電鞋墊等，這樣就會(huì)使靜電從人體導(dǎo)向大地，從而消除人體靜電。
1.2 保護(hù)工作者能安全地操作電器
電壓互感器的原理是用來(lái)把高電壓變成低電壓，并且測(cè)量高電壓；電流互感器的原理是把大電流變成小電流，并且測(cè)量大電流。但為了工作安全，它們的鐵殼和副線圈都應(yīng)該接地。
電器外殼接地是將系統(tǒng)中平時(shí)不帶電的金屬部分（機(jī)柜外殼，操作臺(tái)外殼等)與地之間形成良好的導(dǎo)電連接，以保護(hù)設(shè)備和人身安全。因?yàn)楣ぷ飨到y(tǒng)的供電是強(qiáng)電供電（380、220或11OV），通常情況下機(jī)殼等是不帶電的，當(dāng)故障發(fā)生（如主機(jī)電源故障或其它故障）造成電源的供電火線與外殼等導(dǎo)電金屬部件短路時(shí)，這些金屬部件或外殼就形成了帶電體，如果沒(méi)有很好的接地，那么這帶電體和地之間就有很高的電位差，如果人不小心觸到這些帶電體，那么就會(huì)通過(guò)人身形成通路，產(chǎn)生危險(xiǎn)。因此，必須將金屬外殼和地之間加以很好地連接，使機(jī)殼和地等電位。另外，電器外殼接地還可以防止靜電的積聚。
此外還可以誘導(dǎo)學(xué)生列舉一些日常生活中的類似這種作用的實(shí)例，學(xué)生一定會(huì)聯(lián)想到洗衣機(jī)、電冰箱等家用電器的機(jī)殼后面有一根接地線，也是為了使其與地球等勢(shì)，防止觸電。
2 避雷針的原理與作用
有關(guān)雷電產(chǎn)生的原因眾說(shuō)紛紜。最常見的一種說(shuō)法是：地面濕氣受熱上升，或者空氣中不同冷、熱氣團(tuán)相遇，凝成水滴或冰晶，形成積云，在運(yùn)動(dòng)中使電荷發(fā)生分離。當(dāng)電荷積聚到足夠數(shù)量時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不同電荷的云層。由于靜電感應(yīng)而產(chǎn)生不同電荷的云層接近地面時(shí)，或由于靜電感應(yīng)，地面上的物體會(huì)出現(xiàn)不同的電荷，并且密集在突出的物體上，如大樹、煙囪、鐵搭、高層建筑物等。當(dāng)電荷積累到一定程度時(shí)，帶電云層和這些突出的物體之間會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的放電，這就是雷電現(xiàn)象。雷電流過(guò)地面的物體時(shí)，其具有極大的破壞性，電壓可達(dá)數(shù)百萬(wàn)至千萬(wàn)伏，電流達(dá)幾十萬(wàn)安，可以造成人畜傷亡，建筑物炸毀或燃燒、線路停電及電氣設(shè)備損壞等嚴(yán)重事故。
避雷針是利用尖端放電的原理制成的。避雷針是一個(gè)金屬的尖端導(dǎo)體，安在建筑物的頂端，用粗導(dǎo)線與埋在地下的金屬板連接，保持與大地有良好的接觸。通過(guò)避雷針可以不斷放電，向大地不斷傳遞電荷的作用，避免電荷的大量積累，從而達(dá)到避雷的目的。所以，打雷時(shí)，千萬(wàn)不要在大樹及高層建筑物下避雨。通過(guò)講述，學(xué)生對(duì)這個(gè)常識(shí)能更加了解。
在課堂教學(xué)中，教師可以適當(dāng)補(bǔ)充延伸，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際，列舉有關(guān)“接地”的電器。教師也可以適當(dāng)設(shè)疑，以引起學(xué)生興趣，如油罐車后面用一條拖在地上的鐵鏈，起到什么作用呢？通過(guò)圖片展示，飛機(jī)的機(jī)輪上為什么要安裝搭地線？通過(guò)學(xué)生熱烈討論，綜合分析，最后得出這樣的結(jié)論：原來(lái)這種接地使將摩擦產(chǎn)生的靜電導(dǎo)向大地，以免靜電積累到一定程度，產(chǎn)生電火花引起油罐車、飛機(jī)爆炸。
受應(yīng)試的導(dǎo)向，接地問(wèn)題在中學(xué)物理教學(xué)中是一個(gè)忽視的知識(shí)點(diǎn)，在強(qiáng)調(diào)素質(zhì)教育的今天，我們認(rèn)為有必要向?qū)W生傳授這方面的知識(shí)，使他們學(xué)以致用，更好地防范危害。
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