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1.1 定义

传感器及其在物理实验中的应用 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 交变电流是大小和方向都随时间做周期性变化的电流,其方向变化是核心特征。

从哪来 它建立在 7.1 交变电流图像 之上。通过图像中电流值随时间轴的正负交替变化,直观定义了“方向改变”这一核心属性,从而引出交变电流的定义。

为什么 直流电的方向恒定,而交变电流源于线圈在磁场中旋转切割磁感线。当线圈平面垂直于磁感线(中性面)时,感应电动势为零;每转过180度,线圈两边切割磁感线的方向相反,导致感应电流方向反转。这种物理机制决定了电流方向必然随时间周期性改变,这是区别于直流电的本质。

讲法
适合:形象思维强、喜欢直观演示的学生 利用“水流类比”:直流电像单向流动的河水;交变电流像潮汐,水位(电流大小)有涨落,且水流方向(电流方向)一会儿向东一会儿向西。强调“方向改变”是判断交变电流的唯一金标准,大小变化只是伴随现象。
讲法
适合:逻辑推理强、偏好数学表达的学生 从函数角度切入:设电流 $i(t)$,若存在 $T>0$ 使得 $i(t+T)=i(t)$ 且 $i(t)$ 在周期内取正值和负值,则为交变电流。重点辨析:仅大小变化但方向不变(如脉动直流)不是交变电流;方向改变但大小不变(如方波)也是交变电流。
讲法
适合:实验操作型、动手能力强学生 通过观察小灯泡亮度变化(大小变化)和连接电流计指针摆动方向(方向变化)。让学生亲手改变线圈转速,观察指针摆动频率与线圈转动频率的关系,从而理解“周期性”和“方向交替”的物理来源。
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练一道
基础题
某电流随时间变化关系为 $i = 10\sin(100\pi t)$ A,判断该电流是否为交变电流,并说明理由。
变式
某电流随时间变化关系为 $i = |10\sin(100\pi t)|$ A,判断该电流是否为交变电流,并说明理由。
试试手自己判
检测题
下列四种电流波形中,属于交变电流的是( ) A. 电流大小随时间线性增加,方向始终为正 B. 电流大小随时间正弦变化,方向始终为正 C. 电流大小恒定,方向每隔0.5秒反向一次 D. 电流大小和方向均不随时间变化
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
- 选C为正确。
- 选A、B、D为错误。
- 若学生选B,需追问:“方向是否改变?”若学生回答“否”,则说明未掌握定义核心。
- 若学生选C,需追问:“为什么大小恒定也算?”若学生能答出“方向周期性改变”,则判定掌握。
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