看完热映电影《哪吒之魔童闹海》，你是否留意到一个“物理修仙定律”？在“敖丙馅哪吒”与申正道打得胶着时，物理知识派上用场——“闪电在水里导电！但敖丙的冰是绝缘体！”

冰的结构

冰是水在低温下形成的固态物质，其分子结构具有一定的特殊性。水分子（H₂O）由一个氧原子和两个氢原子组成。氧原子带有部分负电荷，氢原子带有部分正电荷，它们通过共价键结合在一起，因缺少自由电子而形成高电阻物质。

冰为什么不导电？

任何物质的导电与否表现在它的体电阻，即内在自由电子或离子的多少。自由电子越多，导电越好，反之越差。这就是平常所说的导电电流的大小取决于电压、电阻的大小。

在纯净的液态水中，水分子之间存在着较强的氢键作用，可以形成自由电子的数量极少。而在固态冰中，水分子又通过氢键形成了规则的晶体结构。可以用来导电的自由电子更少，体电阻更高，自然导电性就很差了。

水为什么导电？

生活中之所以水能导电，主要因为它能够溶解其他物质，特别是电解质。

电解质在水中溶解时，会分解成正负离子。例如，食盐（氯化钠，NaCl）在水中溶解后会变成钠离子（Na⁺）和氯离子（Cl⁻），这些离子在水中自由移动，从而大大降低水体的体电阻。

当有电压施加在水的两端时，使得离子移动而形成电流。这就是水能够导电的原因。导电性能的好坏，取决于电解质所含自由离子的数量。自由离子数量越多，体电阻越低，导电性越好。

自然环境中的水通常含有各种矿物质和杂质，这些杂质会显著提高水的导电性。因此，我们通常说的“水能导电”，其实是指含有杂质的水。

注意，冰的导电性会因以下条件发生变化：

01

杂质的存在

如果冰中含有溶解的盐类（如NaCl）或其他电解质，这些杂质会解离出自由离子（如Na⁺和Cl⁻），从而使冰具有一定的导电性。例如，海水结冰后，由于含有盐分，冰会表现出一定的导电性。

02

温度变化

在接近冰点（0°C）时，冰的表面可能会形成一层极薄的水膜。这层水膜接触空气，融入电解质，使得液态水中存在自由移动的离子因而可以导电。但在极低温度下（如-50℃以下），电解质会被析出，使得冰的导电性会进一步降低。

03

高压环境

在高压条件下，冰的晶体结构可能发生变化，形成不同形态的冰。这些高压冰的导电性可能与普通冰不同，相关研究仍在进行中。

了解了水和冰导电的原理后，我们更容易理解如何保证用电安全。水和电的相遇往往伴随着危险，因此，掌握一些基本的用电安全知识至关重要。

在使用电器时，一定要确保手和身体是干燥的。不要在接触水的情况下操作任何电器设备，尤其是那些没有防水设计的电器。

在家庭环境中，确保所有的电线和插座远离水源，定期检查电线是否有磨损或损坏。使用电器时，遵循制造商的指导，不要让电器过载。

这些火灾

千万不能用水扑灭！

发生火灾后，很多人第一反应就是用水灭火，其实，这种想法是错误的！面对突发火灾，应沉着冷静分析火灾类型对症灭火。以下这些火灾千万不能用水扑灭。

电器火灾

电器火灾在无法断电的情况下千万不能用水或泡沫扑救，因为水和泡沫都能导电。

应该用二氧化碳、干粉灭火器或者干沙土进行扑救，而且要与电器设备和电线保持2米以上的距离。

高压电气装置火灾

在没有良好的接地设备或没有切断电源的情况下，不能用水扑救。一是因为水有导电性，易造成设备短路烧毁；二是因为用水扑救，容易导致高压电流沿水柱传导到消防器械上，造成人员触电伤亡。

这类火灾需要专业消防人员在切断电源后，穿着相关防护设备进行扑救。

来源：北京科学中心

审核专家：周洪直 北京工业大学物理与光电工程学院高级实验师 硕士生导师