电工技师技术论文范文篇二 电工技术实验装置常见故障维修 摘 要 文章总结了电工技术实验装置常见的故障现象、故障原因及维修方法,包括可调直流稳压电源、三相电源、IGBT元器件等常见故障,总结了诊断故障和处理故障问题的一般步骤和方法。并分析了设备维护的若干原则,对日常电工设备的日常维护有较好的借鉴意义。 【关键词】电工技术实验装置 故障分析 维修方法 1 常用的故障排除方法 1.1 常见故障 在进行电工技术实验时,经常会碰到一些故障情况。如果对这些故障形式及原因不熟悉,就无法判定故障原因顺利解决故障,从而影响实验的进行和实验结果的准确性。通过对大量的电工技术实验中出现的故障情况进行分析总结,我们发现了以下一些常见的、典型的故障形式:①电源故障。这主要表现为电源给电工技术实验装置提供的电压不稳定,偏高或偏低,同时交流电源电流相位不符合要求。②线路故障。在电工技术实验中线路故障比较常见,主要表现在导线连接错误造成的短路和线路接触点接触不良造成的断路。此外,线路故障还有可能形成局部漏电等不良影响。③元器件故障。元器件本身的故障也是造成电工技术实验失败的一个主要原因。有些比较敏感、对实验条件要求比较严格的元器件,一旦其试验方式不符合要求或实验环境达不到标准,就有可能造成元器件出现故障,影响实验进程。 1.2 故障的排除步骤 通过长期对实验故障形式的分析和研究,并结合实际故障维修中的经验,我们总结出了以下分析、判断和处理电工技术实验中常见故障的方式和步骤: 1.2.1 调查研究 当我们在电工技术实验中遇到故障时,首先就是要仔细观察出现故障的部位、故障的形式及相应的异常现象状况。例如,如实验装置出现发热、散发刺鼻气味、振动异常剧烈、噪音较大等异常现象时,我们就可以通过自身的感觉器官对故障现象、位置及性质做个大致的分析判定,为后续的分析处理提供参考。 1.2.2 故障分析判断 在以上对实验故障的情况做了初步判断后,我们就要根据已有的知识和经验对故障原因、位置进行进一步的分析和判断。为此,我们可以运用故障排除法来进行。例如在切断或短接故障电路的某一回路或元器件时,测量该回路或元器件的电流、电压值是否符合理论值,进而一步步分析确定回路故障位置。同时,为了判定某一元器件是否出现故障或异常,可以将其用正常元件代替检测,比较前后回路电压、电流参数是否一致来判断。 1.2.3 故障维修 通过上述步骤探明故障原因及位置后,就要对故障进行维修处理。如果是由于实验元器件出现故障,必要时就要更换正常元件代替实验。如果是回路短路或断路故障,就要重新连接电路并测试正常后才能继续实验。为了不影响实验的进程和结果,在对实验故障进行维修时要尽量采取直接有效、方便快捷的方式进行。必要时要重新设计电路结构和使用可靠度高的元器件,并在排除的所有故障后才可以重新开始实验。 2 直流稳压电源 电工技术实验装置包含两种可调电源,可调电流源和可调电压源,前者能够向电路输出稳定电流信号,后者可以给外负载两端加上稳定电压。以直流稳压电源为例,常发生的故障包括以下几种: (1)直流电流源无法输出电流,或者提供的电流数值很小,趋近于零。究其原因,一般是电流源开关在打开状态,但是外部负载未接入,导致电流源过载,内部保护装置启动,不再输出电流,防止电路过热烧毁。 解决方法是先切断总电源,让系统冷却一段时间,使得内存器的记忆全部消失,再重新打开电源,仔细检查外电路,保证外部负载顺利接入,最后打开电流源开关,即可排除故障。 (2)直流稳压电源不输出电压信号。一般出现这种情况时,很有可能使连接电路时将电压源两个端子短接,造成过大电流,内部保护机制起作用,电压信号中断。与(1)类似,先要切断总电源,冷却后重新打开电源,调整外部电路配置,再打开电压源,可恢复正常工作。 (3)电压源输出电压的调整比减小。按照一般情况,电压源输出电压可在0V~30V之间顺利调节,在出故障的情况下,电源调整范围会大幅减小。经过仔细排查,上面一路电压源一切正常,只是下面的电路有故障。第一,检测上下两路电压对应的电路板,先确认电路板无故障,再检测电位器与电路板的连接线,确认没有短路、断线等故障后,最后检查电位器,发现电位器电阻值异常。判定故障原因后,更换电位器,故障得以排除。 3 可调电阻 实验装置公共基座上分布有大量可调电阻,阻值范围在0~900欧姆,这些部位也比较容易发生故障。 3.1 常见故障 一般情况下都是两个接线端子间的电阻无限大,有可能是电流过大,可调电阻保险管烧毁,只要更换新型保险管即可;还一种原因是,可调电阻的电阻丝长期磨损,电阻丝的某一部分断裂,致使电路断开,这需要更换整个可调电阻配件。 3.2 解决方案 检修故障时,先将可调电阻保险管取出,检查是否开路,若开路,更换即可;如果排除了开路故障,则检查可调电阻本身的通断情况,如果确认可调电阻配件已经断路,则需要更换新型配件。 4 故障维修注意事项 在对故障进行检测分析和维修的过程中,为了确保实验者的人身安全及检测维修的合理有效性,还需要注意以下几个方面的要求:一是在检测维护过程中,一定要严格遵守相关的实验操作流程和步骤。同时要确保实验仪器设备的使用条件和使用方式满足要求。二是在电工技术实验故障的维修过程中,要始终高度重视操作人员的人身安全。不仅要注重维修技能的提高,还要注重对安全操作意识的教育。三是要注重对故障维修过程中出现的新情况和新问题进行总结和分析,要不断学习新技术、新知识,扩展自己的维修技能,并在实践中加以检验。只有加强学习、积极实践,才能在电工技术实验装置的故障维修中从容不迫,游刃有余。 参考文献 [1]蓝晓威.论电气设备维修检查的原则与方法[J].民营科技,2010(04). [2]胡龙滨.电气设备常用维修方法与实践[J].黑龙江科技信息,2007(14). [3]张健.电气设备的常见维修方法及实践细则[J].黑龙江科技信息,2009(10). [4]徐鹏.电气设备常见故障问题分析与解决途径[J].黑龙江科技信息,2011(21).看了“电工技师技术论文范文”的人还看: 1. 电工技师自我鉴定范文6篇 2. 电工技师职称论文 3. 电工职称论文范文 4. 维修电工高级技师职称论文 5. 电力电气职称论文
电子电工能从事各类电子设备维护、制造和应用,电力生产和电气制造、维修的复合型技术人才的学科。下面是我为大家整理的电子电工技术论文例文,希望你们喜欢。
浅谈电子设备的维护
摘要: 本文作者介绍了电子仪器设备的日常维护方法和要求,以及在使用中的注意事项、安全用电等问题。
关键词:电子设备;维护
中图分类号: V443文献标识码:A 文章编号:
电子设备在长期的使用过程中,需要维护。认真做好电子仪器的维护,对延长设备寿命、减小设备故障,确保安全运行以及保证仪器设备精度等方面具有十分重要的作用。仪器保管的环境条件一般为:环境温度: 0~40 ℃;相对湿度: 50%~80%(温度 20 ℃±5 ℃);室内清洁无尘,无腐蚀性气体。电子设备的维护措施大致可归纳为下列几项。
1 防热与排热
因为绝缘材料的介电性能、抗电强度会随温度的升高而下降,而电路元器件的参数也会受温度的影响(例如,碳质电阻和电解电容器等往往由于过热而变质、损坏),特别是半导体器件的特性,受温度的影响比较明显。例如,晶体管的电流放大系数和集电极穿透电流,都会随着温度的上升而增大。这些情况将导致电子仪器工作的不稳定,甚至发生各种故障。因此,对于电子仪器的“温升”都有一定的限制,通常规定不得超过 40 ℃;而仪器的最高工作温度不应超过 65 ℃,即以不烫手为限。通常室内温度以保持在 20~25 ℃最为合适。电子仪器设备说明书中会对使用环境温度作出规定。如果室温超过 35 ℃,应采取通风排热等人工降温措施,也可以缩短仪器连续工作的时间,必要时,应取下机壳盖板,以利散热。但应特别指出: 要禁止在存放电子仪器的室内,用洒水或放置冰块来降温,以免水气侵蚀仪器而受潮。对于内部装有小型排气风扇的仪器设备,应注意其运转情况,必要时应予以定期维护、加油、擦洗等。要防止电子仪器设备受阳光暴晒,以免影响仪器设备寿命。
许多电子仪器,特别是消耗电功率较大的仪器设备,大多在内部装置有小型的排气电风扇,以辅助通风冷却。对于这类仪器,应定期检查电风扇的运转情况。如果运转缓慢或干涩停转,将会导致仪器温升过高而损坏。此外,还要防止电子仪器长时间受阳光暴晒,以免使仪器机壳的漆层受热变黄、开裂甚至翘起,特别是仪器的度盘或指示电表,往往因久晒受热,而导致刻度漆面开裂或翘起,造成显示不准确甚至无法使用。所以,放置或使用电子仪器的场所如有东、西向的窗户,应装置窗帘,特别是在炎热的季节,应注意挂窗帘。
2 防振与防松
小型电子仪器设备的机壳底板上,一般装有防振用弹性垫脚,如果发现这些垫脚变形或脱落,应及时更新。对于大型电子设备,在安装时应采取防振措施。因长期使用运行或环境条件变化引起振动时,应及时报告有关部门,并会同有关部门采取防振措施,予以消除。在搬运或移动仪器时应轻拿轻放,严禁剧烈振动或者碰撞,以免损坏仪器的插件和表头等元件。
对于仪器设备内部接插式器件和印制电路板,通常都装有弹簧压片、电子管屏蔽罩、弹簧垫圈等紧固用的零件,在检修仪器设备时切不可漏装。在搬运笨重电子仪器设备之前,应检查把手是否牢靠,对于塑料或人造革的把手,应防止手柄断裂而摔坏仪器设备,最好用手托住底部搬运。
3 防腐蚀
电子仪器应避免靠近酸性或碱性气体(诸如蓄电池、石灰桶等)。仪器内部如装有电池,应定期检查以免发生漏液或腐烂。如果长期不用,应取出电池另行存放。对于附有标准电池的电子仪器(如数字式直流电压表、补偿式电压表等) ,在搬运时应防止倒置,装箱搬运时,应取出电池另行运送,以免标准电池失效。电子仪器如果需要较长时间的包装存放,应使用凡士林或黄油涂擦仪器面板的镀层部件(如钮子开关、面板螺钉、把手、插口、接线柱等) 和金属的附配件等,并用油纸或蜡纸包封,以免受到腐蚀,使用时,可用干布把涂料抹擦干净。在沿海地区,要经常注意盐雾气体对仪器设备的侵蚀。
4 防尘与防灰
要保证电子仪器处于良好的备用状态,首先应保证其外表的整洁。因此,防尘与防灰是一项最基本的维护措施。
由于灰尘有吸湿性,故当电子仪器设备内部有尘埃时,会使设备的绝缘性能变坏,活动部件和接插部件磨损增加,导致电击穿等,以致仪器设备不能正常工作。大部分的电子仪器都备有专用的防尘罩,仪器使用完毕后应注意加罩,无罩设备应自制防尘罩。防尘罩最好采用质地细密的编织物,它既可防尘又有一定的透气性。塑料罩具有良好的防尘作用,在使用塑料罩的情况下,最好要等待温度下降后再加罩,以免水汽不易散发出去,从而使仪器设备内部金属元件锈蚀,绝缘程度降低。若没有专门的仪器罩,应设法盖好,或将仪器放进柜厨内。玻璃纤维的罩布,对使用者健康有危害,玻璃纤维进入仪器内也不易清除,甚至会引起元器件的接触不良和干涩等问题,因此严禁使用。
5 防潮与驱潮
湿度如同温度一样,对元器件的性能将产生影响,湿度越大对绝缘性能和介电参数影响越大。防潮措施可采取密封、涂覆或浸渍防潮涂料、灌封等,使零部件与潮湿环境隔离,起到防潮作用。电子设备内部的电源变压器和其他线绕元件(如线绕电阻器、电位器、电感线圈、表头动圈等) 的绝缘强度,经常会由于受潮而下降,从而发生漏电、击穿、霉烂、断线等问题,使电子设备出现故障。因此,对于电子仪器,必须采取有效地防潮与驱潮措施。首先,电子设备的存放地点,最好选择比较干燥的房间,室内门窗应利于阳光照射、通风良好。在仪器内部,或者存放仪器的柜厨里,应放置“硅胶袋”以吸收空气中的水分。应定期检查硅胶是否干燥(正常应呈白色半透明颗粒状) ,如果发现硅胶结块变黄,表明它的吸水功能已经下降,应调换新的硅胶袋,或者把结块的硅胶加热烘干,使它恢复颗粒状继续使用。在新购仪器的木箱内,经常附有存放硅胶的塑料袋应扯开取出改装布袋后使用。
6 防漏电
由于电子仪器大都使用市交流电来供电,因此,防止漏电是一项关系到使用安全的重要维护措施,特别是对于采用双芯电源插头,而仪器的机壳又没有接地的情况。如果仪器内部电源变压器的一次绕组对机壳之间严重漏电,则仪器机壳与地面之间就可能有相当大的交流电压(100 ~ 200 V),这样,人手碰触仪器外壳时,就会感到麻电,甚至发生触电事故。所以,对于各种电子仪器必须定期检查其漏电程度,即在仪器不插市交流电源的情况下,把仪器的电源开关扳置于“通”的部位,然后用绝缘电阻表(习惯上称兆欧表) 检查仪器电源插头对机壳之间的绝缘是否符合要求。
7 定性测试
电子仪器使用之前,应进行定性测试,即粗略地检查仪器设备的工作情况是否正常,以便及时发现问题进行检查或校正。定性测试的项目不要过多,测试方法也应简便可靠,只要能确定仪器设备的主要功能以及各种开关、旋钮、度盘、表头、示波器等表面元器件的作用情况是否正常即可。例如,对于电子电压表的定性测试,要求各电压档级的“零位”调节正常和电压“校正”准确即可;如果无“校正”电压装置,可将量程开关扳置在“3 V”档级,并用手指碰触电子电压表的输入端,如果表头有指示,即表明仪器仪表电压功能正常;又如,对电子示波器的定性测试,要求示波管的“辉度”、“聚焦”、“位移”等调节正常,以及利用本机的“试验电压”或“比较信号”能观测相应的波形即可;再如,对信号发生器,要求各波段均有输出指示即可。
8 结束语
综上所述,在电子设备实际使用过程中,应根据设备的具体情况,正确、合理地选择相关的维护措施,使电子设备能够正常的工作。
参考文献:
[1]毛端海,戚堂有,李忠义. 常用电子仪器维修[M]. 北京: 机械工业出版社,2008.
[2]陈梓诚. 电子设备维修技术[M]. 北京: 机械工业出版社,2007.
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物理学给人类提供了大量的物质财富,同时也提供了精神财富。物理学的高技术和强渗透性也使之成为社会发展的重要推动力。下面是我为大家整理的物理学论文,供大家参考。
摘要:论述了X射线的发现,不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明,使微电子产业称雄20世纪,并促进信息技术的高速发展,物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出,使原子能逐步取代石化能源,给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明,使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明,将点亮整个21世纪.事实告诉我们,是物理学推动科技创新,由此得出结论:物理学是科技创新的源泉.昭示人们,高校作为培养人才的场所,理工科要重视大学物理课程.
关键词:X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理
1引言
物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3],其内容广博、精深,研究方法多样、巧妙,被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现:其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成,同时,其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此,大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照教育部颁发的相关文件要求[4-5],大学物理课程最低学时数为126学时,其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时,其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示,众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子,大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时,如今,大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时,远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学,有的要求只讲热学,有的则要求只讲电磁学,…面对这种情况,大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程报告论坛》上获悉,这不是个别学校的做法,在全国具有普遍性.殊不知,力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系,相互联系,缺一不可.这种以消减教学内容为代价,解决课时不足的做法,就如同削足适履,是对教育规律不尊重,是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课,只论及物理学是科技创新的源泉这一命题,以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.
2物理学是科技创新的源泉
且不说力学和热力学的发展,以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命,欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展,以电动机为标志引发了第二次工业革命,欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国,使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用,从而得出结论:物理学是科技创新的源泉.1895年,威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线,这种射线在电场、磁场中不发生偏转,穿透能力很强,由于当时不知道它是什么,故取名X射线.直到1912年,劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅,确定它是一种光波,波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖,他发现的X射线开创了医学影像技术,利用X光机探测骨骼的病变,胸腔X光片诊断肺部病变,腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像,CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像,它可以清楚地展示被检测部位的内部结构,可以准确确定病变位置.当今,各医院都设置放射科,X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年,威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6,P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数,α为入射光与晶面夹角,λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构,创立了X射线晶体结构分析这一学科,布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今,X射线衍射仪不仅在物理学研究,而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用,所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪,它是研究物质结构的必备仪器.1907年,威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子,电子质量me=9.11×10-31kg,电子荷电e=-1.602×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年,美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时,发现Ge晶体具有放大作用,发明了晶体三极管,很快取代电子管,随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年,美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年,英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,制成世界上第一个微处理器.80年代末,芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活,微电子技术称雄20世纪,进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看,发现电子厂比比皆是,这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性,还具有荷磁性.
1925年,乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说,每个电子都具有自旋角动量S轧,它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值,Sz=±h2;电子具有荷磁性,每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪,直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中,材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变,其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合,不加磁场时电阻率大,当外加磁场时,相邻铁磁层的磁矩方向排列一致,对电子的散射弱,电阻率小.利用磁性控制电子的输运,提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR),磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率,ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注,1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理,研制出“新型读出磁头”,此前的磁头是用锰铁磁体,磁电阻MR只有1%-2%,而新型读出磁头的MR约50%,将磁盘记录密度提高了17倍,有利于器件小型化,利用新型读出磁头的MR才出现笔记本电脑、MP3等,GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年,Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%,称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR),钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻,在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景,引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而,CMR效应还没有得到实际应用,原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场,问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年,爱因斯坦提出[13]:“就一个粒子来说,如果由于自身内部的过程使它的能量减小了,它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小,△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径:“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论,不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论,1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争,1945年8月6日和9日,美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹,迫使日本接受《波茨坦公告》,于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用,1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年,美国有104座核电站,核电站发电量占本国发电总量的20%,法国有59台机组,占80%;日本有55座核电站,占30%.截至2015年4月,我国运行的核电站有23座,在建核电站有26座,产能为21.4千兆瓦,核电站发电量占我国发电总量不足3%,所以我国提出大力发展核电,制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用,一方面减少了化石能源的消耗,从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放,另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量,受控核聚变正在研究中,若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时,能源危机彻底解除.
20世纪最杰出的成果是计算机,物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来,经历了第一至第五代,计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步,依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料,随着物理学的进步,磁性材料的性能越来越高,计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉,中科院强磁场中心、中科院物理所等,正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构,将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小,ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管,量子力学指导着研究电子器件大小的极限,光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.
1916年,爱因斯坦提出光受激辐射原理,时隔44年,哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好,相干性好,方向性好和亮度高等特点,在医疗、农业、通讯、金属微加工,军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述,只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等,激光加工技术具有突出特点:不接触加工工件,对工件无污染;光点小,能量集中;激光束容易聚焦、导向,便于自动化控制;安全可靠,不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小,割缝一般在0.1-0.2mm;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年,仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币,其中激光加工设备销售额达215亿人民币.
2014年,诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家,是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED),帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于,在三基色红、绿、蓝中,红光LED和绿光LED早已发明,但制造蓝光LED长期以来是个难题,他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED,这样三基色LED全被找到了,制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低,耗能不到普通灯泡的1/20,全世界发的电40%用于照明,若把普通灯泡都换成LED灯,全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov),因发明石墨烯材料,获得诺贝尔物理学奖.目前,集成电路晶体管普遍采用硅材料制造,当硅材料尺寸小于10纳米时,用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好.因此,石墨烯被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业革命[14].2012年,法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德(DavidJ.win-land),在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”.他们的突破性的方法,使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步[16].
2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年,我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作,提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系,薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,电子自旋向上的在一个跑道上,自旋向下的在另一个跑道上,犹如在高速公路上,它们在各自的跑道上“一往无前”地前进,不产生电子相互碰撞,不会产生热能损耗.通过密度集成,将来计算机的体积也将大大缩小,千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此,这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明,都会开辟一块新天地,带来产业革命,推动社会进步,创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史,可以看出物理学是科技创新的源泉.
3结语
论述了X射线,电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用,自然得出结论,物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看,美国的著名大学非常注重大学物理,加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540,英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨,以他们的数学与应用数学为例,大一开设:力学与热学80学时,大学物理—基础实验54学时;大二开设:电磁学80学时,光学与原子物理80学时,大学物理—综合实验54学时;大三开设:理论力学60学时,大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天,高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.
参考文献:
〔1〕祝之光.物理学[M].北京:高等教育出版社,2012.1-10.
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一、全息教学在初中物理教学中运用的策略
1.运用全息理论,对初中物理教学课型进行合理选择与搭配
新课改以后,物理课堂教学由传统的讲授内容方面转变到物理的过程方面,其核心是给学生提供机会、创造机会。因此,在物理教学中,教师要善于运用全息教学理论,并根据学生的生活经验和已有的知识背景,对课型合理地选择与搭配,带领学生运用多种方法对物理知识进行重演在现,激励学生发现并提出问题,进而激发学生学习物理的兴趣,培养学生创新和探究能力。例如:在讲静电屏蔽时,首先带领学生对静电屏蔽进行了实验,并得到了正确的结果。突然有一个学生提出问题“:用电吹风吹头时,电吹风其对电视信号有影响,那么是不是静电屏蔽不完全成立?”于是带领学生们又做了如下实验:将一个手机放在一个密闭的纸盒内,用另一部手机呼叫,学生们听到了响声。再让同学思考,如果将手机放在前面做过实验的金属笼内,是否能听到铃声?多数学生根据静电屏蔽原理猜测肯定不能。然而将手机放进铁笼后,仍能听到铃声。学生们都感到疑惑,难道静电平衡理论有误?针对这种现象让大家思考了“静电”二字,然后向学生们解释手机信号是一种电磁波而不是静电,其属一种交变的电磁场,遇到金属网时,金属网会感应出同频率的电磁波,只是强度变小,因此在仍能听到笼中手机铃声,也解释了,也就解释了为什么吹风机对电视信号有影响。这样通过对物理知识重演再现与对比的方式,加深了学生对物理知识的理解,从而提高了教学质量。
2.运用全息理论,根据物理教材和学情选择合适的教学方法
在进行物理教学时,物理教材中的安排的知识点难易程度不同,如果各个知识点都按照相同的教学方法去讲解,容易理解的知识点学生会掌握的相对熟练,而对于相对较难的知识点,就可能会导致学生对其似懂非懂,这样就会不利于学生的学习。这样物理教师在运用全息理论时,不要一味的按照一个教学方法进行讲解要注意对教学方法的改变,使学生能够熟练地掌握知识点。另外,每个学生对于知识点的掌握情况不同,有些学生可能掌握的好一些,有些学生掌握的差一些,因此物理教师要根据学情来选择教学方式,既要照顾那些掌握知识差的同学,也要让掌握较好的同学能够学到更多的知识。例如,在向同学讲解“测量”的知识点时,对与学生来说这个相对知识点相对容易,在日常生活中很容易接触到,因此教师在运用全息教学论时,可以先向学生对所要内容的主旨,主要思路进行讲解,然后对主要知识点进行仔细讲解,经过这样的讲解,学生会很容易对测量知识进行掌握。而在向学生讲解“光学规律”时,学生对其中的规律和容易混淆,如果物理教师还按照讲解“测量”方法向学生进行讲解,学生就很难掌握。因此,教师要改变教学方法,既要向学生进行理论讲解,也要带领学生对个规律进行实验,通过实验加深学生对光学规律的理解,使学生对知识点能够更好地掌握。3.运用全息理论,根据知识内容和特点选择合适的评价方式在物理教学中,物理教师对学生的评价方式非常重要,有的评价方式会激发学生学习物理的知识的兴趣,而有的评价方式可能使学生受到打击,从而失去学习物理的兴趣。因此教师要合理的运用全息理论,并且根据知识内容和特点选择合适的评价方式,激发学生学习物理的兴趣。例如,在课堂上让学生回答问题时,学生回答对了要给与肯定的评价,而如果学生回答错了,要用积极的评价方式去评价,用全息理论去告诉他,其在探讨知识的过程中,没有选择正确的方式方法,让其用正确的方式再去进行探讨,这样既让学生知道了自己了不足,也对学生进行了鼓励学生,这样学生就会乐意去学习,从而大大地提高物理教学质量。
二、结束语
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