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[安全规格][转贴]“接地电阻”是不可测的物理量，应予废弃 [复制链接]

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2013-01-02

关键词：接地电阻

（清华大学物理系，北京 100084）

摘要：探讨了“接地电阻”名称之来源，用科学方法论评审其定义之缺陷，实践表明，这个物理量是不可能获得确定值的，在工程技术上采用它，既无科学根据又造成极大损失及危害。
关键词：接地电阻欧姆定律科学试验

1．引言
2002年7月10日杨振宁、沈元壤等4位学者在《清华大学物理系评审报告》指出：“应牢记科研大学必须是以教学为主，科研为次。”“每位教授都必须每学期授课，促使教研合一。鼓励科研出色的教授讲授基础课。”“整顿课程内容及课程安排，充实基础课。”不久，杨振宁以82岁高龄在清华物理系为大一学生讲普通物理课，以身作则做出典范，这恰恰是老清华物理系26年内（1926～1952年）培养出一大批世界一流大科学家辉煌成就的最重要原因。[1][2]
1981年2月21日任之恭向邓小平提出：“在中国的大学中，我们绝对必须把自然科学和工程科学结合为一个整体，后者瑞太狭窄地在它们本学科内专门化，常常忽视了基础科学的作用和重要性。”邓小平接受建议，下令清华立即按任之恭建议恢复已撤销30年之久的物理系[3][4]，刘达校长完全赞成，可是却被一些搞了一个“现代应用物理系”。1995年底顾毓琇致函虞昊：“为纪念历史，发展前途，进入21世纪，有恢复‘物理系’原名之必要。”附上一封致清华大学校长王大中信：“母绞现设有‘现代应用物理系’，惟念科学之‘基础’较‘现代应用’更为重要，可否建议恢复‘物理系’原名……‘两弹一星’均有清华‘物理系’校友作主要贡献。因此，如何‘应用’乃在‘基础’科学之重视。此事与清华进入21世纪为世界第一流大学有关。”[5]这两信后来转给江泽民，后来清华大学恢复了物理系。

作者认为杨振宁、任之恭、顾毓琇等八、九旬老学者的识见不仅对高校教育质量大有益，“老马识途”弥足珍贵，而且反过来，对科技事业的益处更多，老清华黄金年代的实践早已作出证明，故一些研究中国科技史者称老清华物理系创建人叶企孙为“中国现代科技大厦的总设计师”、“两弹一星鼻祖”。《清华大学学报》可不可以贯彻这几位国际大师的识见，闯出一条创新路子，教研合一，重视基础。
本文可说是作为这个思路的一个探索，抛砖引玉。从普通物理这门基础课的一个课程内容之一的欧姆定律的研究出发，探讨教学。又把这个研究联系应用科技的实际状况和实践的后果，从而开辟一项工程技术的科学研究方向，有助于解决当前防雷科技上困惑百年的亟待解答的课题。
2．研讨“接地电阻”的重要价值
21世纪人类已进入信息社会，信息技术（简称IT）的雷灾防护成为热点。《中华人民共和国气象法》第31条强调“安装的雷电灾害防护装置应当符合国务院气象主管机构规定的使用要求。”这种强制性防雷要求中最具体又可操作的就是楼房建筑的“接地电阻”的测定，各地防雷中心按国家标准GB50057-94规定的接地电阻允许值来判断被测的建筑是否合格。某企业用气象主管机构推荐的仪表测得的接地电阻值超过允许值，按规定必须停业整顿，重修接地工程以降低接地电阻值。这家大企业仅停工一项每天就损失百万元。足见接地电阻这个物理量及其测定的重要性。该企业的高工透露：“以往所用的仪表测得的阻值低于允许值，两种仪表的读数差异很大、究竟哪个读数是正确可信的？”[6]10年来查阅众多讲授接地的书刊文章，才发现已使用百年的“接地电阻”这个物理量本身存在学术上严重错误！当今以万计的防雷中心人员拿着各种所谓的地阻测定仪对各城市以千万幢计的楼房执行气象法赋予的检测任务，合格与否就凭防雷中心一句话，仅此一项费用的付出就以亿万计！能否确保防雷，无人能回答！
3．接地电阻这个名称的探讨
“接地电阻”这个名称起源于电阻，电阻有很多种，如欧姆电阻、半导体电阻、漏电阻……等等，为此需先追溯电阻这个名称。糨怀欧姆定律同时出现，欧姆定律同时出现，欧姆定律的表示式为U/I=R，是以金属导线作导电材料进行实验研究而得出的结果，R是不随电压U与电流强度I而变的恒量，在给定温度下，只与材料的性质、长度及截面积有关，欧姆把这个比例常数称为电阻。这就是电阻这个名称的起源。

欧姆定律适用的范围是金属材料，它表述的是电路中电压与电流之间恒成正比这个关系。如果把上述公式作为物理量电阻的定义，R就不一定是恒量了，可以随U或I而变，R是I的函数，可以是非常复杂的函数，半导体、气体、晶体等大都如此。不管函数多么复杂，这样定义的物理量总能准确测定，不因人而异，所以这个定义是科学的。
但是派生出来的名称就不一定了，有的可以准确测定，没有人为的任意性，有的则完全不合乎科学准则，有极大的人为任意性，最突出的就是接地电阻。

不妨查阅《英汉物理学词汇》，这是陆学善、龚祖同、张文裕、何泽慧……等中科院著名资深院士编译的，审定人是以严谨闻名的资深院士王竹溪，他是获诺贝尔物理奖的杨振宁在西南联大作研究生时的导师。此书有“接地”“接地线”“接地电极”等名词，也有“漏电阻”“接触电阻”等名词。唯独没编入“接地电阻”这个名词。[7]为什么？

再查看一些有声誉的著作中接地电阻的定义吧。《辞海》[8]的定义是：“接地体对地电阻和接地引线电阻的总和，数值上等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。”这个定义在用词上比较谨慎，与电阻的定义紧密衔接，但是实践上难以操作。回避了测量上的疑难问题。

某著名重点大学出版的专业教科书这样写道：“人们把接地点电位U与接地电流I的比值定义为接地电阻R，R=U/I”[9]它几乎与电阻的定义相似，却用辞不慎，基础物理概念上出现混淆，U本来用表征电压，即电位差，这里却说成电位了。
最近全国雷电防护标准化技术委员会制订《信息系统雷电防护术语》国家标准，广泛收集世界各国的术语，经过比较后，提出了一个草案，对接地电阻（ground
resistance）采用的定义是：“接地极与零的远方接地极之间欧姆定律电阻。”（见文献[10]的附录3）从措辞上看似乎比上两定义更严谨，但没有可操作性，不科学。
2001年8月科学出版社翻译出版了日本的专著《接地技术与接地系统》，[11]可说是这方面科技专著中比较严谨详尽的。定义比较接近可操作性：“当一个接地电极，以接地电流I通入这个电极，电极的电位就比接地电流流入前的电位升高U。就把U/I作为那个接地电极的接地电阻。”也就是R（Ω）=U（V）/I（A）。他在给出这个定义时还带有两个附加条件，批出测量时若不注意这些附加条件，测量就欠准确了。可是实际测量却不可能满足附加条件。
4．以科学方法论审查“接地电阻”的定义
科学上的理论、概念、定义都须经科学方法论的审查。1974年某伟人接见李政道，要他讲讲他获诺贝尔奖的那个发明，李的回答是：“我们没有什么发明，就是通过实验得出结果，通过结果求得了解，又想能不能另外做一些新的实验来校正原来的想法，实验的结果又修改想法，反复不断地进行。从实验开始，引出理论，进行解释和猜想，又进行实验。”[12]精辟地把科学方法论表述出来。科学理论是客观世界规律的近似反映，只能通过科学实验发现它，凭头脑发明的思维只不过是唯意志论者的幻想，必在实践中碰壁。令人遗憾的是有些物理教师并没有让学生懂得科学实验是什么，以致有一些从大学培养的专家落入伪科学陷阱却无法自拔。在《伪科学曝光》一书中朱光亚指出：[13]“表演、演示不能代替科学实验。”许多迷信伪气功和法论功的高学历者以“眼见是实”作为判断科学真伪的依据，就是科学方法上的无知。物理课堂教学应辅以物理演示，这是麦克斯韦创建卡文迪许实验室对学生讲物理课时所创造的，对学生，在感性认识的基础上建立准确的理性认识，有极好的教学效果。但是演示仅是教学的一种辅助工具，并且由于时间的限制，主要用于定性的显示物理现象。而反映物质世界规律的定律、学说则必须有精确的数量关系。科学实验就是用以检验这种数量关系的不依人们意志为转移的客观存在。大学物理实验课为学生日后进行科学实验打下基础，也是科学作风的基础训练。经过这种教育过程的合格者应该懂得：任何一种科学实验必须明确提供这个实验所用的仪器、实验原理、方法及步骤，让任何人都可以重复这个实验并测得相同的数据结果（在允许的实验误差范围内）。这种不因人而异的测量结果的可重复性是科学实验的最重要标志。

下面就以这个原则来探讨“接地电阻”这个被工程界沿用百年之久的物理量。10多年前已有些防雷界人士发现：不同的仪器测同一建筑的接地电阻得出很不相同的测量值。2002年黑龙江省防雷中心6名负责防雷检测的技术干部用一台从日本进口的高级地阻测试仪对选定的一个建筑物地网进行28次测量，测得的读数共有14种：0.7Ω、0.8Ω、0.9Ω、1.0Ω、1.1Ω、1.2Ω、1.4Ω、1.6Ω、……20Ω、28Ω、32Ω、100Ω，最小的测得值0.7Ω与最大值100Ω相差达160倍！[14]从这一实例可见接地电阻这个物理量的测定即使用同一个仪器也可以测得许多千变万化差异极大的值。

但是，把各种类型、品牌的地阻测试仪交到计量局用来测标准电阻箱的电阻，则无不显示极好的重复性，仪表读数与电阻箱的示值相同，因而均可以获得合格证书。由此可见，众多防雷专家在测接地电阻时发生困惑的根本原因是：“接地电阻”这个物理量的定义违反科学准则，必须废弃！世界各国包括中国在内所制订的防雷标准都把这个物理量的测定作为防雷安全的重要基础，许多电工与电力专业教科书还列出形形色色接地电阻的计算公式供安全用电和防雷工程作理论和测量基础。气象主管机构在执行气象法时，主要的检测工作就是测接地电阻。为何竟没有发现这个问题？！
5．用物理学分析这个问题的根源
不少工程技术人员习惯于查手册中现成的公式进行计算和设计，不少专业教科书常列出各种接地极的接地电阻计算公式，没有说明它们的来源和证明，学生知其然而无法知其所以然，也就无法判断其科学性，沿袭既久，见怪不怪，相安无事。一旦出现灾害事故，反正有各种工程标准作靠山，只要按它的要求办，设计者不承担任任何责任。各种工程手册和专业教科书中的公式是否合乎科学，理应是基础科学工作者的职责，物理教师要做到理论联系实际，首先是要了解后续专业课所彩的物理学原理、概念是否准确，而不是仅着眼于举技术应用实例。在信息社会时代，物理教学应关注与IT紧密相关的电磁场理论，接地电阻概念的违反科学，就是当今与国民经济关系极密切的最有价值的研究课题之一。
中科院资深院士毕德显为通信和雷达专业写的教科书《电磁场理认》，得到曾任老清华大学物理系主任、新清华大学无线电第创建人孟昭英资深院士的审阅并作序。[15]此书第四章讲恒定电流的电场，其第6节，讲恒定电场与静电场的比较，扼要地指出：这两种场的基本方程是相似的，只要把电流密度矢量J与电位移矢量D，电导率γ与介电常数ε相互置换，一个场的基本方程就变为另一个场的基本方程了。因此可以利用静电学来计算各种开头导体接地极的接地电阻的公式，并在第7节举例说明。可以说各种工程书刊出的接地电阻计算公式都起源于此。但是这些讨论接地电阻的文章均犯了一个科学方法论的大忌：忽视了他们使用的物理学定律和公式所适用的范围！毕德显在第6节之前已多处谈到恒定电场基本方程适用的范围，绝不容忽视。例如介绍欧姆定律的微分形式J=γ
E之后就立刻指出：运流电流不服从欧姆定律，此时J的方向与运动电荷的速度方向相同。又如在载流导体的表面处，面电流密度J表≠γ
E，并强调：“在这一点上，恒定电场与静电场有根本的区别！”

毕的书有一个大疏忽，只举了一个极简单的深埋于地下的金属圆球电极作为计算接地电阻的例子，把均匀土壤视作遵守欧姆定律的导体，还假定电流流向无限远，这一为可以近似地认定J与E的方向处处相同，因此球电极与无限远处的电位差可借用静电场的公式。实际上，大地中的电流线与这种纯粹假想的理想化的电流分布有很大差异，因此借用静电场公式求接地极的电压的做法毫无理论根据。其次，测接地电阻时，虽则电流是从接地极通入，这个电流并不流向无限远，而是从地阻测定仪的一个电流回收钎流回电源，大地中电流线分布形状与这个钎的位置紧密相关，钎插入土壤的深浅稍有变化就会引起电流线显著变化。这可以从关屹瀛等6人的数据中察觉也来。此外测电位差的电表的另一个测量钎也是任意可变的，所以测得的电压值U很不确定，因此U/I这个比值就变化莫测了！
6．为何防雷标准要强调接地电阻这个物理量
这是以“路”的概念思考闪电规律的旧传统防雷思想的必然结果。电磁现象并不是任何场合都可以用“路”的概念。从“路”的概念看，闪电现象被等效为似稳电路，闪电被视作局限于管中的水流，在云对地的高压下流入大地，大地被视作电路中遵守欧姆定律的一个电阻，可以用接地电阻R地表征，落地雷的能量只局限在电流通道管内，也就是富兰克林避雷针、引下线及接地电阻内。闪电所产生的高压等于闪电流与接地电阻的乘积IR地，能量就是I2R地。由于I非常大，常达104A以上。所以降低R地成为防雷安全的最重要措施。上述这种想法是没有科学根据的，它没有得到任何科学实验验证。中学生没有数理基础，才采用以水流作类比的方式介绍电压和电流。而自然界的电磁现象应该用麦克斯韦电磁场理论来阐释，它是得到科学实验确证的。电流的流动并不是靠什么压力从云中流向大地，而是由于电场的作用造成空气的击穿而形成电流，闪电流的运动方向及其强弱完全决定于大气电场，而电场强度是可以用仪器测定的。此外电场的时间变化率也是电流的一部分，称之为位移电流，它与运动电荷所形成的传导电荷合在一起称之为全电流，闪电的磁场由全电流决定。在闪电过程中，电磁场发生迅速变化，闪电的能量充满整个大气的三维空间，并且向远处辐射各种频率的脉冲电磁波，因此造成IT设备的种种灾害。
“路”的概念不可能解释复杂的闪电现象，反而导致种种花钱买雷灾的后果。北大原物理系主任赵凯华写的电磁学教科书指出：“在各个波段里，无论实验技术和理论上处理问题的方法，都有较大的差别。……微波波段、似稳电路的成立条件彻底破坏，‘电路’的概念完全由‘电磁场’的概念所取代，处理问题必须从场的方程—麦克斯韦方程出发。”[16]物理教师必须重视在讲课中随时强调这些科学方法—注意任何科学理论、学说、定律、概念的适用范围，一旦疏忽，就必犯大错。许多教科书和教师的讲课恰恰遗漏了，以致众多经过大学教育的工程技术人员把静电学、恒流电路的概念、定律任意运用到速变电磁现象中去。闪电是速变电磁现象，包含有从极低频一直到比微波频率高得多的频率成分。现今的IT技术所使用的频率已达到微波，而世界各国包括中国在内的防雷标准却仍使用“路”的概念来处理IT的防雷问题。最突出的就是“接地电阻”这个物理量的使用！不但在科学方法论上非常荒唐，而且处处与观察到的实际现象矛盾。例如，按照接地工程专家的想法，落地雷电流必从接地极进入地下深处，沿半径辐射方向均匀流向无限远。他们计算出的各种接地极公式就是立足于这个假设。实际的闪电有高频成分，而高频电流必有趋肤效应，大地若认定为导体，则雷电流就必沿地表面流动，特别是在下雷雨时刻，地面被雨水覆盖。笔者曾发表过一张美国人拍到的闪电照片，是地表面被雷电流灼裂的花纹。[17]从花纹即可以看出，雷电流不是均匀地流入土壤深处，而是不均匀地分布在地表面！
7．防雷技术不需要“接地电阻”这个不科学的物理量
取消“接地电阻”这个物理量，所有现行的各种防雷标准均无法使用，但是防雷安全却可以立足于更可信赖的科技上，并且早已为实践的历史所证明，而物理学工作者对此作出了贡献。

以往各种物理课本，凡讲到电学，为表示理论联系实际，大都要讲一下富兰克林发明避雷针，以致使人们产生一个错觉，误以为避雷针是防雷的保护神，至今各种防雷标准还顽强地抱住这个信条。但是实践早已证明：避雷针对于IT设备有极大危害！道理很清楚：现代楼房内均有IT设备。装上避雷针引雷入地，雷电流的脉训电磁场对IT设备的作用大大加强，等于是引狼入室。只举一个例子即明：1992年6月20日20时05分中国气象局气象中心大楼的避雷针引雷入地，计算机系统损坏，为此停止工作46小时，待维修完才能向全国播报气象预报。报刊称此事件为“大水冲了龙王庙。”可是至今气象防雷人员仍要求使用这样的避雷针原理来防雷！

最近几年著名物理学家台湾大学物理系主作林清凉博士与中科院著名物理学史研究员戴念祖编写了五巨册大学物理教科书，[18][19]把大量中国古代科技成就融入到物理内容中，该书与国内现有的课本最显著的差异是非常重视物理思想及科学方法论，为各种专业大学生的创造能力打下了很好的科学基础。其第二巨册专讲电磁学，一开始详细绍我国古代有关电磁现象的科技发现和发明史，并与现代科技联系起来，古为今用，非常有价值，其中关于防雷科技部分，使国内、国际防雷界大开眼界。自然灾害常常是突发性的。它的规律的研究比较困难，需要借助于历史遗迹及史料记载。年代越处，概率统计越可信。林清凉的书用大量可靠的史料表明：中国从公元一世纪起已有两种截然相反的建筑防雷技术：第一种是与富兰克林的避雷针类似的引雷入地。许多宫殿建筑采用，而今已毁损无存。第二种是拒雷，最明显的是已保存近1000年而完好的山西省应县木塔。林、戴两位物理学家进行科学考察之后，发现塔的地基绝缘良好，因此林清凉称之为“绝缘避雷技术”这可以用“场”的概念清楚地阐明。2003年笔者在首届亚洲防雷论坛上介绍这一防雷技术，[20]引起越来越多防雷专家的共鸣。2004年有一批专家在宁波郊区发现天童寺也有拒雷作用，其近旁一个装有避雷针、避雷器等防雷设备的建筑被落地雷击毁，而这个面积达4万m2的庞大木建筑群却完好逾1700年了，作者赶云考察，看到全部地面用绝缘良好的花岗岩厚石板砌成，有极好的地下排水系统，与应县木塔的“绝缘避雷技术”完全相同。

那么，用电安全需要接地吗？中国科技馆有一个很好的物理演示实验作出了回答：一个女孩手触40万伏高电压的球形电极，长发飘起，安然无恙，但是她脚下是绝缘的基座。笔者写的《电、静电、雷电防护》一书刊有此实验的照片及其物理学说明。[21]

百余年来、电信、电力和防雷等工程技术领域把接地工程和检测接地电阻当作人身安全和设备运行的必需，整个社会投入的人力和资金非常巨大，却没有得到人们的质疑与科学实验的检验。这是值得人们深思的。
8．从教学和学术研究两方面作深层次的探讨
1887年伦敦筹资百万英镑建供电公司，从此开始了输配电及随之出现的电业安全和人身保护问题。在变电所接地点附近和故障点附近故障电流入地造成地电位的升高对行人有致命危险，从而有跨步电压概念的形成。从物理学考虑，是合理的。如何作出定量描叙，引伸的这一步就出了问题。按电工学的思路，把它简化为电路来定量计算，电流是可测的，是已知量，两脚之间致命的电压是可以确定的，那么故障点附近的地面的地位分布如何计算确定？惟一的办法是运用欧姆定律，也就是必需得出大地的电阻计算值，这就引入了“接地电阻”的定义和与之配套的一整套理论计算公式，为此必须同时引入接地电阻的测量仪表、测量方法来科学地检验这一套理论公式。这里就涉及物理学，需要物理学工作者来协助解决。

第一要审查其理论基础。欧姆定律有其适用范围，[22]超出了，就必犯根本性错误！[23]最重要的就是它只适用于金属，不论电流强度I多大，R均为恒什（指温度不变）。而大地有各种成份，如何证明它们遵守欧姆定律？

第二要审查它的测量方法的科学性。首先要把被测对象弄准确，不可“李代桃僵”。所谓“接地电阻”指的是整个大地半无穷大空间对入地电流所表现的电阻状态，而任何迄今为止的各种测量，都是测量两个电流探针之间电流流过的有限范围地表介质的电阻状态，以致把对象置换了。另外故障电流一般都很大，而测量仪所使用的电流很小，何况地表面下的导电介质不一定遵守欧姆定律，即电阻是电流强度I的函数，所以任何一种测接地电阻的仪器和方法均不能代表出现故障电流时大的的实际状态。这里还涉及计量学规则，使用的仪表是否精确合格，均必须由法定计量部门校核。任何科学的物理量均有公认的计量标准原件作为仪表精确度的校准的依据。测电阻的仪表就是以国家制定的标准电阻的值与仪表的指示值作比较而校核的。有的生产测接地电阻仪表的企业获得了合格证是否证明了它可能准确反映接地电阻？否！因为国际上迄今还没有各国公认的“接地电阻”标准件！不仅现在没有，而且永远不可能有！这是由于“接地电阻”不是可测的量所致。

所有讨论欧姆定律的物理教材都没有注意到实验测量上的一个重要问题，即导电体的几何特征。实际上人们使用的导电金属或金属制的电阻器件，都是用线形金属制成，实质是电流循一维空间流动，电流线恒与电力线平等，而且其两端的面积较小，均为等电位面，因此在使用时，其两端面间的电压U是确定值，而且在恒流电路中，可以使用静电学的公式计算电压公式，文献[15]就是这样考虑接地电阻的理论计算的。对于一块立方形的金属块，欧姆定律还可以适用吗？那就不一定了！这里遇到的是三维空间，必需考虑测量的方法，若用2个探针从任何一对平面输入并输出电流，又用另2个探针测量这一对平面之间的电压，这时每一个端平面决不是等电位面。因此测电压的任一探针每变动一个位置就可测得一个电压U值，这样就可以测得许多不相同的U值对应于一个确定不变的电流强度I值，也就是可以测得许多U/I值。欧姆定律就失效了！地表面下的大地是比立方金属块更复杂的三维空间导电体，当然可以测得不可胜数的U/I值，哪一个值可以代表接地电阻实测值？！

以上只是讨论恒流电场下的物理现象。现今国际电工委员会下属的IEC/TC81所制订的国际防雷标准把“接地电阻”的概念引伸到闪电领域，也就是把恒流电场下的一套接地电阻定义和计算公式无条件推广到速度电磁场，没有经过物理学的审核就强令大家承认和执行，从学术上看是不科学的！要知道Maxwell电磁场理论迄今为止是被实验和实践检验为唯一正确的有关电磁现象的科学理论，任何这个领域的学说均不能与之矛盾。它指出“静电学、恒定电路和似稳电路的概念、定理、定律等均有局限性，不能无条件地推广到速变电磁场。举一个事例：当闪电的下行先导向地面趋近而最后变成落地雷的瞬间大气电场与磁场发生剧变，则必同时出现强大的位移电流和渦旋电场。也就是大气范围里的电场不再是有位场、静电学、恒流电路和似稳电路里的有关位的概念、计算公式全部不成立了。而且大气里不仅有带电粒子形成的传导电流，还有三维空间无处不存在的位移电流及它产生的磁场，“电路”的概念及其有关的定律、定理和各种计算公式也全部不成立了！国内惟有北大物理系赵凯华写的《电磁学》重视这个极重要的问题并在书中指出：“在各个波段里，无论实验技术和理论上处理问题的方法，都有较大的差别。……频率再高，似稳电路中的一些基本概念（如电压）和基本定律（如基尔霍夫定律）开始失效……到了微波波段，似稳电路的成立条件彻底破坏，‘电路’的概念完全由‘电磁场’的概念所取代……[16]令人遗憾的是当年由于物理教学受到鄙视，普通物理课学时大受削减，这些字句是用小号字印，表示不作要求，其后果就是学生们普遍没有认识这个问题。牛津大学的一本教科书则采用了完全不同的教学体系，[24]可以更清楚地使学生懂得这个问题。文献[10]就采用这种教学体系。

应进一步考察IEC防雷国际标准的不科学性，以免中国制订防雷国家标准时盲目地采用IEC防雷标准危害我国的安全。IEC标准的有关接地电阻的种种规定均没有提供科学实验检验的证据和理论说明，本文仅指出它一个明显的失误。姑且认定它所规定的接地电阻是可以精确重复测定的，各种计算接地电阻的公式是经过实验确证的，那也只是在似稳电路成立的条件下的大地呈现的状态。可是防雷标准是用在闪电电流落地的一瞬间的暂态过程，必须考虑暂态过程中大地所表现的物理状态，此时导电介属的电阻状态与电磁波的频率紧密相关，例如在特高频下金属铜的性质变成不良导电的电介质。[25]电工学教科书从不提到这一非常重要的物理现象，因为从事电路计算的工程师或者具有教授头衔的高工也用不到这一知识，这是由于他们只与似稳电路打交道，频率很低，遇不到这种物理现象。可是当这些原本从事电力技术的专家学者转到防雷领域制订防雷标准时，不懂得超高频电磁现象就不行了，因为闪电的频谱非常宽。制订IEC防雷标准的外国专家学者把“路“的概念任意推广到防雷领域，犯了原则性错误！中国学者何必盲目跟随他们犯这种原则性错误。

还有仅至于此，多种非金属材料的U/I的测定值还随时间而变，在一段时间后才达到稳定不变值。这种现象在电工测量中是发现不了的。而原苏联的物理学者发现了这种现象[26]，对于落地雷与大地接触这个瞬间就决不允许忽视，因为大地的有些成份有这种特性！

在防雷标准这样严肃而重要的科技中出现这种很不科学的行径！追根究源，是大学教学工作的失误所致。科学基础理论教学与专业技术教学的分工与合作关系如何处理，很值得深入研究。就以欧姆定律的讲授看，物理课与电工课都讲，这种重复有必要吗？电工学从专业需要考虑。只能把这个定律当作电路计算的一种工具来介绍，只突出电阻的定义及计算技巧，以致有的电机系教授主张取消“欧姆定律”这一名称。[27]而普通物理课教师的讲课正如杨振宁的批评所指出的：“把物理变成了逻辑物理”“内容不扎实，推导式过多，不注重物理思想。”其讲法与电工学差不多。或者可以说中学物理差不多，丧失了基础课的主要功能。

叶企孙曾指出，大学与中学的教学不同，不仅讲知识，更要讲方法，也就是讲科学方法论，必须重视联系实验来讲授概念、定律、理论、学说的产生和检验，用现在的术语说就是要提高学生的科学素养：（1）对科学技术术语和概念达到基本了解；（2）对科学的研究过程和方法到基本了解；（3）对科学的社会影响达到基本了解。卡尔·萨根的名著[28]强调指出：“不向公众讲解严格的科学方法，普通人怎能够分清什么是科学，什么是伪科学呢？”他还指出：约95%的美国人不具备基本科学素养。如果物理教师重视科学方法，知道自然现象的复杂，定律运用的局限性，懂得在课堂讲授和所著的教材中重视实验测量方法的阐叙，则培养出来的工程技术专家必能及早察觉这种不可测的物理量的荒谬以及IEC防雷标准的严重错误。

参考文献
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3．任之恭．一位华裔物理学家的回忆录[M]．太原：山西高校联合出版社，1992：187-189．
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5．虞昊．论物理系和物理教学在高校的战略地位[J]．物理通报，2001，2：1-4．
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