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摘要：本文将水力学中的物理量类比欧姆定律中的电参量。将欧姆定律通过将欧姆定律形象化，可以使电路初学者快速地理解电压、电流和电阻等电参量的工作原理；同时，该方法体现“注重基础、加强实践、强化应用、突出创新”的指导思想。提高了学生分析、解决问题的能力和创造性思维能力，激发学生的学习兴趣，提高课程的教学质量。
关键词：职业技术教育；教师；学生
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2015）02-0183-02
一、研究目的、意义：
电路分析课程作为电子类专业的主干技术基础课程之一，其陈旧的教学内容，传统的教学方法和教学手段已无法适应现代教育教学需要，从而制约了学生的个性化发展，也打击了学生的学习积极性。在传统直流电路的教学中，通常会用专业性很强的术语去定义生活中常见的电压、电流、电阻以及电路。这使得直流电路中的一些基本概念很难在短时间内被理解和运用。通过分析直流电路中电压和电流的定义，将欧姆定律中电压、电流和电阻三个电参数类比为水力学中水压、水流和阻流物形象地阐述直流电路的运行原理。本文将研究直角坐标系下欧姆定律类比水力学函数关系，同时直观地用直角坐标系表示出电流、电压及负载之间的关系。该方法体提高了学生分析、解决问题的能力和创造性思维能力，激发学生的学习兴趣，提高课程的教学质量。
二、欧姆定律与直角坐标系之间的关系
坐标系中的斜率为电阻，角度越大，斜率越陡说明电阻值越大，当电阻阻值确定之后，电压与电流成正比，随着电压的增大电流也随之增大。在欧姆定律的前提下，为了使直角坐标系与形象量关联起来，直角坐标系的横纵坐标被重新定义如下图所示。
图中的斜率表示的是电流大小，角度越大斜率越大，电流也就越大，当电阻阻值确定之后，电压的改变会使得直线的斜率发生变化，电压越大，斜率越大即电流越大。将坐标系中的电学参量和形象量进行关联，纵坐标可以理解为水泵给水流传递了多大的重力势能，重力势能的大小有水流被送达的高度所决定；横坐标理解为负载的大小，一旦负载固定横坐标的宽度也就固定；而斜率就水渠承载水流流动的路径，在选用同样的导线和负载的情况下，斜率越大，单位时间里水量就越大。
同样，形象量直角坐标系也是能量交换的过程。当水流处在水平面时（即纵坐标）是不会流动的，因为没有高度差，然而现在在原点处有一个水泵，它能够将水平面的水源源不断地抽送到高度为H的山上去，此时，山顶上正好有一个斜率为的水渠，水流自然会顺这水渠往低处流，并且流到水平面为止，持续工作的水泵又会把水平面的水抽送到山顶。如此循环，水流会间断地从山顶流到山脚，并由水泵在抽送至山顶，从而实现了重力势能到动能，机械能到重力势能的转换。再设想一下，如果在斜率为K的水渠中安装上一个水车，那么水车在水流的带动下一定能转动起来（假设以满足一定的驱动条件），如果随着水流被送至的高度降低，水渠的斜率也水减小，在同等水量的情况下水流的流速将减缓，以前能带动的水车此时就不一定能够带动了，因此，水渠的斜率也是能量转换规模的一种表现。
三、影响水流速度的因素
从式2可知，影响水流流量的因素有水渠的材质、长度、横截面积有关（斜率为K的水渠水流的载体），与负载的大小有关（横坐标的宽度），与水流被送达的高度有关（纵坐标的高度）。但是当导线的材质选定之后，水渠的宽度、长度就已经固定了，然后负载的大小确定后横坐标的宽度就也固定下来，因此，能量转换的规模仅仅由水流的流速有关，而水流流速由水流被水泵送达的高度有关。电流的大小，可以从形象量直角坐标系斜线的倾斜程度直观的读出。斜率越大，水流的速度越快，单位时间内流过的水量也越大即电流也就越大。
四、功率与形象量直角坐标系的关系
在电学中功率是描述电流做功快慢的物理量，它与负载紧密相关。负载是一种耗能元器件，单位时间内，每种负载耗能的大小都是有一定的额定范围，如果输入能量速度在单位时间内超过了负载耗能速度那么负载就有可能出现故障甚至损坏；相反，输入能量的速度在单位时间内小于负载的耗能速度，那么负载就有可能无法被驱动甚至停止工作。因此，功率在现实生活中有很重要的知道意义。
图a表示阻值为R的纯电阻负载的额定功率面积图，这个时候负载上加载的是额定电压和额定电流，它们能够使负载正常的运作，能量交换的速度也适中。在负载阻值不发生变化的情况下，图b中功率面积明显比图a大，这说明，此时负载上加载的电压和电流已经超过了负载所能承受的额定电压和电流，如果持续工作必定会导致负载出现故障或者损坏。图c则与图b相反，面积比图a小，无法驱动负载使其正常的工作。
五、总结
通过对欧姆定律电参数的分析，可以将电压、电流和电阻类比为现实生活中水流做功的现象，并用函数关系式表达了电参数在类比为形象量时所对应的参量。在水渠材质和形状固定后，可以简单的以水流流速来理解电流大小，水流具有的重力势能的大小来理解电压的大小。通过改变欧姆定律的横纵坐标，将直线的斜率看作水流的速度，这也符合现实生活中的自然规律，水渠坡度越大水流的速度也越快，通过类比可以快速的从直角坐标系中看出流经各负载电流的大小，而功率三角形可以快速的了解负载的运行情况，如果比额定功率三角形的面积大，说明负载正在过载运行，反正则负载不能正常工作。用水力学类比欧姆定律电参数的方法形象简单，可以在教学中得以推广，让电学初学者能快速的理解欧姆定律中电参数的含义，以及能量交换的形式。
参考文献：
[1]李荣明，张云生.用原型启发培养学生的创新思维.物理教学探讨.
[2]封小超，王力邦.物理课程与教学论.北京：科学出版社.2005.
[3]李斌勤，邓振利.电工技术[M].北京：中国电力出版社，2012.
关键词：职业技术教育；教师；学生
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2015）02-0183-02
一、研究目的、意义：
电路分析课程作为电子类专业的主干技术基础课程之一，其陈旧的教学内容，传统的教学方法和教学手段已无法适应现代教育教学需要，从而制约了学生的个性化发展，也打击了学生的学习积极性。在传统直流电路的教学中，通常会用专业性很强的术语去定义生活中常见的电压、电流、电阻以及电路。这使得直流电路中的一些基本概念很难在短时间内被理解和运用。通过分析直流电路中电压和电流的定义，将欧姆定律中电压、电流和电阻三个电参数类比为水力学中水压、水流和阻流物形象地阐述直流电路的运行原理。本文将研究直角坐标系下欧姆定律类比水力学函数关系，同时直观地用直角坐标系表示出电流、电压及负载之间的关系。该方法体提高了学生分析、解决问题的能力和创造性思维能力，激发学生的学习兴趣，提高课程的教学质量。
二、欧姆定律与直角坐标系之间的关系
坐标系中的斜率为电阻，角度越大，斜率越陡说明电阻值越大，当电阻阻值确定之后，电压与电流成正比，随着电压的增大电流也随之增大。在欧姆定律的前提下，为了使直角坐标系与形象量关联起来，直角坐标系的横纵坐标被重新定义如下图所示。
图中的斜率表示的是电流大小，角度越大斜率越大，电流也就越大，当电阻阻值确定之后，电压的改变会使得直线的斜率发生变化，电压越大，斜率越大即电流越大。将坐标系中的电学参量和形象量进行关联，纵坐标可以理解为水泵给水流传递了多大的重力势能，重力势能的大小有水流被送达的高度所决定；横坐标理解为负载的大小，一旦负载固定横坐标的宽度也就固定；而斜率就水渠承载水流流动的路径，在选用同样的导线和负载的情况下，斜率越大，单位时间里水量就越大。
同样，形象量直角坐标系也是能量交换的过程。当水流处在水平面时（即纵坐标）是不会流动的，因为没有高度差，然而现在在原点处有一个水泵，它能够将水平面的水源源不断地抽送到高度为H的山上去，此时，山顶上正好有一个斜率为的水渠，水流自然会顺这水渠往低处流，并且流到水平面为止，持续工作的水泵又会把水平面的水抽送到山顶。如此循环，水流会间断地从山顶流到山脚，并由水泵在抽送至山顶，从而实现了重力势能到动能，机械能到重力势能的转换。再设想一下，如果在斜率为K的水渠中安装上一个水车，那么水车在水流的带动下一定能转动起来（假设以满足一定的驱动条件），如果随着水流被送至的高度降低，水渠的斜率也水减小，在同等水量的情况下水流的流速将减缓，以前能带动的水车此时就不一定能够带动了，因此，水渠的斜率也是能量转换规模的一种表现。
三、影响水流速度的因素
从式2可知，影响水流流量的因素有水渠的材质、长度、横截面积有关（斜率为K的水渠水流的载体），与负载的大小有关（横坐标的宽度），与水流被送达的高度有关（纵坐标的高度）。但是当导线的材质选定之后，水渠的宽度、长度就已经固定了，然后负载的大小确定后横坐标的宽度就也固定下来，因此，能量转换的规模仅仅由水流的流速有关，而水流流速由水流被水泵送达的高度有关。电流的大小，可以从形象量直角坐标系斜线的倾斜程度直观的读出。斜率越大，水流的速度越快，单位时间内流过的水量也越大即电流也就越大。
四、功率与形象量直角坐标系的关系
在电学中功率是描述电流做功快慢的物理量，它与负载紧密相关。负载是一种耗能元器件，单位时间内，每种负载耗能的大小都是有一定的额定范围，如果输入能量速度在单位时间内超过了负载耗能速度那么负载就有可能出现故障甚至损坏；相反，输入能量的速度在单位时间内小于负载的耗能速度，那么负载就有可能无法被驱动甚至停止工作。因此，功率在现实生活中有很重要的知道意义。
图a表示阻值为R的纯电阻负载的额定功率面积图，这个时候负载上加载的是额定电压和额定电流，它们能够使负载正常的运作，能量交换的速度也适中。在负载阻值不发生变化的情况下，图b中功率面积明显比图a大，这说明，此时负载上加载的电压和电流已经超过了负载所能承受的额定电压和电流，如果持续工作必定会导致负载出现故障或者损坏。图c则与图b相反，面积比图a小，无法驱动负载使其正常的工作。
五、总结
通过对欧姆定律电参数的分析，可以将电压、电流和电阻类比为现实生活中水流做功的现象，并用函数关系式表达了电参数在类比为形象量时所对应的参量。在水渠材质和形状固定后，可以简单的以水流流速来理解电流大小，水流具有的重力势能的大小来理解电压的大小。通过改变欧姆定律的横纵坐标，将直线的斜率看作水流的速度，这也符合现实生活中的自然规律，水渠坡度越大水流的速度也越快，通过类比可以快速的从直角坐标系中看出流经各负载电流的大小，而功率三角形可以快速的了解负载的运行情况，如果比额定功率三角形的面积大，说明负载正在过载运行，反正则负载不能正常工作。用水力学类比欧姆定律电参数的方法形象简单，可以在教学中得以推广，让电学初学者能快速的理解欧姆定律中电参数的含义，以及能量交换的形式。
参考文献：
[1]李荣明，张云生.用原型启发培养学生的创新思维.物理教学探讨.
[2]封小超，王力邦.物理课程与教学论.北京：科学出版社.2005.
[3]李斌勤，邓振利.电工技术[M].北京：中国电力出版社，2012.