[摘 要]本文从交流发电机工作原理的实验电路得出的实验现象出发，详细地给出了实验现象到数学理论表达式的转换过程，为求知者在实际知识与理论知识的学习中，既会区分又会联系二者，提供了新的启发和借鉴。
　　[关键词]感应电动势； 磁通； 參考极性； 坐标轴； 正弦函数
　　中图分类号：F417.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0244-01
　　一、 引言
　　在科学研究中，经常要做实验，以验证某结论或某猜想。实践到理论，理论发展后，再回到实践以指导实践。实验结果出来后，要上升到理论层面表达出来，形成结论，为后面的理论打下基础。因此物理现象得出的实际结论，需要用数学语言表示出来，数学语言就是数学理论表达式。从实际结论到实际结论的数学理论表达式，需要一个转换过程。高中同学在物理课程电学的学习中，由于不能清晰地区分实际结论与实际结论的数学理论表达式，也没有思考到二者的转换过程或二者的联系，使得实际知识理论知识的学习理解过程变得混淆复杂困难。为解决这一问题，本文通过交流发电机工作原理的实验电路所得出的实验现象，来说明实验现象如何转换为数学理论表达式，为学习和探索如何区分联系实际知识理论知识的提供了参考。
　　二、交流发电机工作原理的实验电路及实验现象
　　在图1所示的实验电路中，我们发现当转动线圈时，线圈内的磁通量会发生改变，由此在线圈的两端既电刷AB端产生感应电动势，电刷AB端连接的是指针式电动势表。在线圈不断转动的过程中，我们发现指针式电动势表的指针偏转方向和指针指示值，随时间不断地变化，如图1所示。这说明电动势的实际值和电动势的实际极性，随时间不断地变化。现在，要把电动势的实际值和电动势的实际极性随时间不断地变化的这一现象，转换到数学理论表达式。
　　三、实验现象的数学理论表达式的建立
　　我们来到数学理论领域里。首先，人为地引入三项，人为地引入的第一项是电动势的参考极性。电动势的参考极性，定义为任意设定的极性。这里任意是数学理论要求的。人为地引入的第二项是把电动势值赋予正负号，而实际的电动势值是没有正负号的，永远是正值。人为地引入的第三项是坐标轴。
　　下面将实验现象和数学理论表达联系起来。对AB端电动势，分别测量出其实际极性、设定好其参考极性后，如果见到的是电动势的实际极性与电动势的参考极性相反，则让电动势值前取负号。当电动势的实际极性与电动势的参考极性相同时，则让电动势值前取正号。
　　这样，就用参考极性和电动势值赋予正负号两者结合起来，共同地来表示电动势的实际极性和电动势的实际值。也就是若先设AB端电动势的参考极性，是A端为正、B端为负后，当测出AB端电动势的实际极性也是A端为正、B端为负，即与AB端电动势的参考极性相同时，AB端电动势值取正，否则取负。
　　然后，人为地建立一个直角坐标系，横轴物理量是时间，单位为秒，纵轴物理量是电动势，单位为伏特。由于电动势的参考极性的引入，AB端电动势值就是具有正负号的电动势值了。这样，在上述的直角坐标系中作图，就得到如图2所示的曲线。
　　这样就把实验现象，既电动势的实际值和实际极性随时间不断地变化的这一现象，用数学理论（曲线）表達出来了，而曲线对应函数式，此函数式就是正弦函数式，因此，电动势的实际值和实际极性随时间不断地变化的这一现，就转换为数学理论表达式了。因此在理论上讲，交流发电机的电动势，是随时间按正弦规律变化的函数。
　　四、结论
　　高中同学在物理课程电学部分的学习过程中，经常感到困难，其根本原因就在于，没有清晰时区分实验现象结果及其在数学理论上的表达，更没有详细地思考两者的联系过程。高中同学通过本文所举二例的学习，不仅学会清晰地区分实践知识和理论知识，知道实践知识和理论知识的详细联系过程，而且学到了从实践知识转换到理论知识，是如何搭起一座联系的桥。
　　参考文献
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