法国有一部纪录片,叫作《这仅仅是个开始》, 记录了一位老师在法国北部小城的一所幼儿园里试开小小哲学课的故事。看过之后,你一定会讶异于幼儿园小朋友的思考和探讨问题的能力。
  请坐好,我们现在就来试试看。假设你有淳朴的生活经验,小学数学学得还不错,但是欧姆定律、电功电功率啥的,一概没学过。



Q1:下面有两个电路,哪个电池比较辛苦?
注意,电路 B 的开关是打开的状态,所以它根本就没有在工作。而电路 A 在电池两段只连了导线,导线是畅通无阻的。也就是说,电池好不容易把正负电荷分开,它们就又通过这条畅通无阻的道路回到了一起。
所以, B 中的电池处于休闲状态,啥也没干,而 A 中的电池却忙到要疯,大概用不了多久就会累死。如果这个问题你不能顺利回答出来,那后面当然就不用看了,我们的尝试以失败告终……应该不至于吧?
好了,继续。电阻,顾名思义,就是对电流的阻力。电路 A 是纯导线,意味着电阻小到可以忽略不计, 学名叫短路。电路 B 没连着,中间隔了一段空气,这段空气可以认为电阻极大,故称作断路。
Q2:下面有两个电路,哪个电池比较辛苦?
现在电路里各接了一块电阻,阻值不一样大,欧姆(Ω)是电阻的单位。在现实生活中,电炉子、白炽灯这些东西本质上都可以认为就是这么一条电阻。回答问题之前,回想一下刚才自己敏锐而正确的感觉,以及我的补充解释。
是的,电路 C 的电池比较累,因为电阻小。电路中电阻越大,电池越轻松,电阻越小,电池越劳累。 电池这个工作,就好比是库房里备货的,外面销路越顺畅你就越累,越卖不动你越可以歇着。当然,挣不挣钱是另外一回事。
所谓累不累,就是干活儿的快慢。如果你有100块砖要搬,给你一年时间,那这个事情轻松得就像没有一样。如果只给你半分钟,那就非常辛苦了。干活的快慢就是 功率,从现在开始,我将停止使用“辛苦”或者“累不累”这样的通俗说法,而改用:
Q3:下面有两个电路,哪个电池的功率比较大?
所以,电路 E 阻力小,比较好走,电池的实际功率比较大。
电池这个称号有点狭窄,还是叫电源比较好。电源是驱动整个电路里的电流流动的,它的功率就是整个电路的总功率。
Q4:下面有两个电路,哪个电路的总功率比较大?
这个,左边还跟刚才一样,右边的两个电阻换了一种连结方式。那么电流会怎么走呢?
通常,如果对这种问题有困惑,我会先把电路掰弯,画得更像河流一点:
由于导线没有电阻,弯或直都无所谓,所以电路 H 和电路 H' 是完全一样的。在身后的斥力和前方的引力的双重作用下,正电荷只想快速奔向电源负极。中间虽然有个环,但没有任何力量驱使它们在里面兜圈子,所以电流方向如图所示。
也就是说,还是看电路的总电阻,电路 H 的总电阻只有电路 G 的一半,因此它的总功率比较大,终于轮到右边获胜一次了。
功率用英文字母 P表示,即 Power。一个Powerful的人或机构,就是那么一种气场特别大的感觉。而一个Powerful(功率大)的用电器,就是特别能耗电。
Q5:下面有两个电路,哪个电路的总功率比较大?
由于既有串联又有并联,这两个电路已经赫然超出了初中物理的大纲要求。但其实也并没有什么新东西。
先看左边的电路 I :
它首先是一个串联电路。谁和谁串联呢?一个电阻和一个红圈串联。还记得吗?红圈这个局部刚才我们已经通过电路 H 研究过了,它的阻值相当于半个 R 。所以,电路 I 的总电阻是1.5 R 。
再看右边的电路 J :
它首先是一个并联电路,谁和谁并联呢?一个电阻和一个红圈并联。而红圈我们在电路 F 里已经研究过了,它相当于2个 R 。那么一个 R 和一个2 R 并联,总电阻是多少呢?
通过能力是1.5倍,那么阻力就是它的倒数,也就是2/3。所以,Q5中两个电路的总电阻就都算出来了,左边的电路 I 是1.5 R ,右边的电路 J 是(2/3) R 。电路 J 的总电阻比较小,所以它的功率大,右边再次获胜。
好,先到这里,下次我们换个玩儿法从头再来。