交变电流有效值与平均值的困惑与思考

在"交变电流"一章的有效值和平均值教学中,教师反复强调有关功和能的计算要用有效值,而计算穿过某一截面的电荷量要用平均值.很大一部分学生仍不能理解为什么这样做.学生在学习过程中也只是在大脑里记住了,并没有真正的理解,过一段时间再次做这类题型时又是张冠李戴,错误率相当高,究其原因是学生在心里不明白为什么二者不一样,在计算电荷量时为什么不能用有效值?下面笔者就从题目入手来从分析它们的本质区别.     

区别交变电流的四值并正确应用

交变电流涉及4个值，即最大值、瞬时值、有效值、平均值．在有关交变电流的计算中，一定要区分相关概念，应用时掌握其要领。     

中学物理教学中的平均值问题

在中学物理教学中,经常用到各种平均值,例如,平均速度、平均作用力、平均功率、平均感生电动势等等.总之,大凡遇到一个变化的物理量,往往就会遇到一个关于它的平均值的问题.但是大多数学生对平均值的理解只停留于n个数的算术平均值上.而在高中物理教学中所接触到的平均值问题几乎全部是"变量的平均",其中包括"变量的算术平均"(如上面提到的各种平均)和"变量的幂平均"(如交流电的有效值即为电流对时间的二次幂平均).并且,无论什么物理量的平均都要考虑是相对于哪一个自变量的平均,而学生对此并没有足够的预备知识,故而在解题过程中的错误层出不穷.本文拟就一道习题的错解重点对此加以说明.     

电感和电容对交流电的影响的实验设计

观察和实验是学生认识物理现象、获得有关感性认识的源泉,是学生学习物理知识、掌握科学方法的基础,同时也是研究和学习物理的重要手段.在高中物理"电感和电容对交变电流的影响"一节中,课本上设计的演示实验不能区别对于电感、电容对交变电流的具体影响;特别是在论述当交变电流的频率发生变化时,课本只是进行了理论上的阐述,没有相对应的实验演示来说明.这使学生在学习过程中缺乏感性认识,对这些规律基本上以记忆为主,缺乏深入的理解,教学效果不理想.我们在教学中摸索出一套演示实验,取材方便、操作简单、现象明显,能够有效地给学生答疑解惑,增加学生学习物理的兴趣.     

探究正弦交流电有效值与最大值的关系

交变电流的最大值Im和Um是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值.交变电流的有效值I和U是根据电流的热效应定义的,即让交流与直流通过相同阻值的电阻,如果它们在相同的时间内产生的热量相等,这一直流的数值叫做这一交流的有效值.对于某一确定的交流电,其有效值与最大值间     

对教材一个演示实验的改进

1 教材给出的演示实验 高中教材(人教版)《物理·选修3-2》 第五章第3节"电感和电容对交变电流的影响"中,有一个展示电感对交流电阻碍作用的演示实验,如图1所示. 把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来,先把它们接到直流电源上,如图1(a)所示;再把它们接到交流电源上,如图1(b)所示.取直流电源的电压与交流电源电压的有效值相等,观察两种情况下灯炮的亮度. 这个实验说明了什么? 2 对演示实验的评价 该演示实验直观地展示了电感对交变电流的阻碍作用,对学生认知电感的"通直流阻交流"特性,起到了很好的铺垫作用.     

交流电的有效值和平均值

在中专和高中的物理教材中，交流电的有效值和最大值的关系是直接给出的，学生往往把有效值理解为交流电的平均值．下面将从交流电的产生，逐步计算最大值、有效值、平均值以及它们的关系．     

电感电容对交直流电的影响的演示

在现行高二物理教材中,学生认为"电感电容对交变电流的影响"这一节内容比较抽象,难以理解,更难以掌握.而实验室内又无现成的仪器.为此,笔者设计并制作了教具"电感电容对交直流电的影响演示器".如图1所示.     

以学习者视角运用教材 以审视者视角打破局限——以新人教版交变电流的变化规律探究教学为例

交变电流的变化规律是教学中的难点,教材从发电机矩形线圈在匀强磁场中做切割磁感线运动角度进行理论探究,但却无法解释线圈形状不规则情况下交变电流的变化规律.以学习者视角运用教材,设置链式递进问题,帮助学生自主得出交变电流的表达式;以审视者视角打破教材局限,回归物理规律本源,结合导数知识,推导出发电机电动势的变化规律,以期培养学生推理论证、质疑创新的科学思维.     

对无功功率物理意义的讨论

有功功率和无功功率是电工理论中非常重要的基本概念,有功功率物理意义明确,是瞬时功率在一个周期内的平均值,而无功功率概念模糊,正弦稳态电路中,一端口网络无功功率的值为端口电压有效值与电流有效值及电压与电流相位差的正弦函数三者的乘积,即Q=UIsinφ,有的教材将无功功率解释为网络内部与外部电源能量交换的最大规模,本文通过纯电阻、纯电感和纯电容电路,以及对RL与C并联电路的分析,证实对无功功率的这种解释是有歧义的.