王佳兴

摘 要：交变电流部分是高中阶段重要的物理知识，一直以来都是高中物理的高频考点。交变电流涉及知识多，关联范围广，模型比较抽象，学生学习难度也相对较大，是高中物理中的一个难点。本文主要介绍交变电流的基本特性，并结合常见题型，对高中生学习交变电流中常见问题进行简要分析，并探究相关解题思路，以期提升同学们的物理成绩。

关键词：高中物理;交变电流;学习技巧

电流方向随时间变化的电流被称为交变电流。在高中阶段，交变电流是高中物理电学部分的重点，也是常考考点。熟悉交变电流的产生条件是学习交变电流的基础，理解交变电流的电流特性是解题的关键之处。高中阶段的交变电流知识内容比较基础，但是交变电流涉及知识点比较多，涉及范围比较广，给同学的学习带来不少难度。因此，想要学好交变电流部分的知识，需要同学们全面理解交变电流的基础知识，并且掌握科学的学习方法与解题技巧，以便应对复杂多变的题型。

一、高中生学习交变电流的重难点

交变电流是在直流電基础上的一个拓展，与直流电部分的知识点有许多相似之处，但是由于交流电有更多的工程应用，其与其他电学知识以及磁学知识有着更多的联系，使得学习难度相对较大。在高中阶段，重点是交变电流的四值（瞬时值、最大值、有效值、平均值）的理解与计算，难点是对产生交变电流的条件的理解与对交变电流电路的分析。

二、高中生学习交变电流的主要技巧

（一）强化基础训练——交变电流的产生及变化规律

1.交变电流的产生

当闭合线圈在磁场中，绕垂直于磁感线的轴线做切割磁感线的旋转运动时，闭合线圈中就有交流电产生。当闭合线圈为矩形线圈，磁场为匀强磁场，旋转运动为匀速转动时，就产生正弦交变电流。

当线圈在磁场中运动时，闭合线圈的ab、bc、cd、da四条边都在做切割磁感线的运动，四条边都产生电动势。其中ab、cd边在任意时刻运动方向相同，根据右手定则，其产生的电动势在闭合线圈中相互抵消。bc、da边在任意时刻运动方向相反，产生的电动势相互叠加。

2.正弦式交变电流的变化规律（线圈在中性面位置开始计时）

当线圈处于中性面位置时，磁通量最大，但由于此时刻bc、da运动方向与磁感线方向相同，不切割磁感线，磁通量的变化率为零，因此感应电动势为零。当线圈与中性面垂直时，bc、da运动方向与磁感线方向垂直，磁通量为零，但是磁通量的变化率最大，因此感应电动势最大，等于NBS？棕。

应当特别注意的是，瞬时表达式与起始位置有关，当线圈起始位置与中性面夹角为？渍时，e=Emsin（？棕t+？渍）

在解决电动势的基础问题时，我们既理解交变电流产生的模型与产生的条件，还需要熟悉电动势的计算公式Em=NBS？棕，e=Emsin（？棕t+？渍）。下面通过实例来帮助理解：一矩形闭合线圈在匀强磁场中，初始位置在中性面，绕垂直于磁场方向的转轴OO以匀角速度？棕转动，试说明在0～■时间段内感应电流与磁通量的变化？遇见这类题时，我们首先判断t=0时线圈位置与中性面的关系，再根据总结的规律进行判断。该题中，t=0时刻，线圈与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势最小，而0～■恰好对应四分之一个周期。在这段时间内，磁通量逐渐减小，但是磁通量的变化率一直增大，感应电流从最小增加到最大。

（二）掌握学习技巧

1.交变电流中的四值及其运用技巧

“四值”是高中物理交变电流部分的一个重点知识，“四值”是指瞬时值、最大值、平均值和有效值。

瞬时值：交变电流某一时刻的值，其为时间的函数。对于正弦交流电，可由e=Emsin（？棕t+？渍），i=■=■求得。

最大值：一个周期内的最大瞬时值。显然，当线圈与中性面垂直时，磁通量变化率最大，瞬时电流最大，为最大值。Im=■。

平均值：交变电流图像中图像与坐标轴所围面积与时间的比值，由E=■，I=■计算。

有效值：跟交流电的热效应等效的恒定电流的值。对于正弦交流电，有效值与峰值的对应关系为E=■Em，I=■Im。

在没有特殊说明时，所说的电压、电流都是指的交变电流的有效值，电表读的值也是有效值。有效值是交流电部分的核心，用于热量等的计算。应当注意：平均功率用有效值计算而非平均值，计算瞬时功率用瞬时值而非有效值。

2.交流电路的分析

在交变电流的实际应用中，常常与电感、电容一块构成回路，了解它们的工作原理及性质是分析电路的基础。电感、电容与电阻一样，都对交变电流有阻碍作用，但是它们的性质完全不同，容抗与感抗都不等于瞬时电压与电流之比，而且它们只有在交流电中才有意义。

此外，电感与电容的特性也不一样。电感有“通低频，阻高频”的作用，频率越低，阻碍作用越小，在直流电路中，其相当于短路;电感的电压比电流超前900而电容有“通高频，阻低频”的作用，频率越高，阻碍作用越小，在直流电路中，其相当于断路;电容的电压比电流滞后900。

如：图二电路中，三只电灯的亮度相同，如果将交流电的频率调高，灯的亮度将如何变化？通过元件性质可知，电流的频率增大，电感线圈对电流的阻碍增大，因此电流减小，变暗;电容对电流的阻碍作用减小，故电流增大，变亮。而电阻的阻值与电流频率无关，所以亮度不变。

3.非正弦交流电计算技巧

实际生活中，非正弦交流电也是常见的，虽然他们的波形与正弦交流电不一样，但性质相差不大，在解题中，从各个量定义入手即可。如：某电路电流随时间变化的图像如图，求此交变电流的有效值？

因为交流电的有效值等于热效应与此交流等效的直流电的值，为方便计算，选取交流电的一个周期进行研究。设交流电的有效值为I，根据有效值的定义，有I2RT=■I21RT+■I22RT，

所以：I=■=■2=5A

综上，学习交变电流部分，要结合交变电流相关概念对具体问题进行分析，要重视对四值概念及四值方法的利用形似等知识的学习，并通过大量的习题练习，加深对知识的理解，以提高学习质量及学习成绩。

参考文献：

[1]孙长庚.交变电流“四值”的理解与计算[J].中学生数理化，2015（11）.