純電阻電路和非純電阻電路

1、1/6 下載文檔可編輯 非純電阻電路電功及電功率問題例析 從能量轉化的角度看，純電阻電路是將電能全部轉化為熱能， 即 電功等于電熱。例如：日常生活中的白熾燈、電爐子、電飯鍋等純電 阻電路工作時W=Q而非純電阻電路是電流做功將電能主要轉化為其 他形式的能量，但還有一部分電能轉化為了熱能，此時電功大于電熱。 例如：在電動機轉動、電鈴、蓄電池（充電）等這些非純電阻的電路中 VQ特別是涉及非純電阻電路的有關電功、電熱、電功率和發(fā)熱功 率的計算，學生極容易混淆。 一、公式分析 1. 電功 由W=UIt根據(jù)歐姆定律匸匸可推導得到W=2Rt和,但 歐姆定律公式 匸匸只適用于純電阻電路，所以 V=l 2Rt和

2、 W= t o W=i 只對純電阻電路適用，即 W=UIt適用于所有電路，V=l2Rt和 - 只適用于純電阻電路。 2. 電功率 u_ 蘭 同樣道理，由P=UI和1=立可推導得到P=I2R和p=t ,而P=I2R 和P二二也只適用于純電阻電路，即 P=UI適用于所有電路，P=I2R 和 P二丈只適用于純2/6 下載文檔可編輯 電阻電路。 3. 電熱 U 于 由焦耳定律公式Q=|2Rt和匸二可推導得到Q=Ult和Q= t , zi 很明顯Q=UIt和Q=-； t只對純電阻電路適用，即Q=I2Rt適用于所 有電路，Q=UIt和 t只適用于純電阻電路。 以電動機為例，同學們在遇到非純電阻電路時，可牢

3、記以下公式， 解答所消耗的電能和產生的熱能。電動機工作時所消耗的電能大部分 轉化為機械能，一小部分才轉化為熱能。因此，在計算電動機電路可 用以下公式。電流做功是所消耗的總能量 WW=UIt ;工作時所產生的 2 2 熱能Q=V熱=l Rt ;所轉化的機械能 WA = W總-熱二Ult-I Rt。電流做 功的功率P總二UI;其發(fā)熱功率P熱=I2R;轉化的機械能功率P機=P總-P 熱=Ul-I 2RO 二、例題解析 例 1. 一個電動機的線圈電阻是4.4 Q,當把它接在220V電壓下工作 10min。已知：通過線圈的電流是5A,這時電動機做功 _ J,線 圈產生的熱量是 _ J。 解析：電動機為非

4、純電阻電路，求電流所做的功只能用 3/6 下載文檔可編輯 W二Ult=220V 5AX 600s=6.6 X 105；求電流產生的熱量只能用 Q=l2Rt=(5A)2 X 4.4 QX 600s=6.6 X 104J。 【點評】電動機是將電能轉化為機械能的機器，其中只有部分能量 消耗在線圈發(fā)熱上，是一個非純電阻電路，計算電流做功只能用 ., . ” 2 W=UIt,計算電熱只能用Q=l Rt。 例2.某電動機線圈電阻為1Q,接在220V的直流電壓下，工作電 流為1A,則電動機消耗的電功率為 _ W發(fā)熱損耗的電功率為 _ W;轉化為機械能的功率為 _ W 解析：電動機消耗的電功率為總功率 P總二

5、UI=220VX 1A= 220W 2 2 發(fā)熱損耗的電功率P熱二I R=1A X 1Q =1W ； 轉化為機械能的功率為 P機二P總-P熱=220W - 1W = 219W 【點評】在非純電阻電路中計算電功率的三個公式 P = Ul、P = I2 R、P=：不能等效互換，其中公式 P = UI可計算電動機消耗的總功 率；P = I 2R只能計算發(fā)熱損耗的電功率；P* 已不能再用。轉化 為機械能的功率可用電動機消耗的總功率減去發(fā)熱損耗的電功率即 可。 4/6 下載文檔可編輯 例3.小華準備參加玩具賽車比賽，她想通過實驗挑選一只能量轉 換效率較高的電動機，實驗時她先用手捏住電動機的轉軸， 使其不

6、轉 動，然后放手，讓電動機正常轉動，分別將 2次實驗的有關數(shù)據(jù)記錄 在表格中。請問：（1）這只電動機線圈的電阻為多少？ （2）當電動機正 常工作時，轉化為機械能的功率是多少？ （3）該玩具電動機正常工作 時電能轉化為機械能的效率是多少？ 電動機的電壓 電動機工作狀 通過電動機的 V 態(tài) 電流/A 0.2 不轉動 0.4 2.0 正常轉動 1.0 解析：（1）根據(jù)線圈不轉動時是純電阻電路可求出線圈電阻： R= =0.5 Q （2）電動機正常工作時消耗的總的電功率：P總二U212=2VX 1A=2V, 正常工作時發(fā)熱的功率： P熱=I 2R=0.5 W轉化為機械能的功率：P機二 P 總-P 熱=1

7、.5 W (3)轉化為機械能的效率：n= =75%。 【點評】本題是典型的純電阻電路和非純電阻電路的結合，許多學 生對電動機轉動和不轉動狀態(tài)時的電路不知如何分析， 再加上題中各 有2個電壓值和電流值，學生在解題時更是無所適從。電動機不轉動 時，此時電5/6 下載文檔可編輯 路可看作是純電阻電路， 電動機正常轉動時是非純電阻電 路。不管電動機轉與不轉，它的線圈電阻我們認為是不改變的。 例4.電動機是一種使用廣泛的動力機械，從能量轉化的角度看.它 主要是把電能轉化為機械能，還有一部分能量在線圈中以熱量的形式 散失掉。現(xiàn)有一臺電動機，當電動機兩端加 220V電壓時，通過電動 機線圈的電流為50A。問

8、：(1)每分鐘該電動機消耗的電能是多少？ (2)已知電流通過導體時產生的熱量 Q= I2 R t (其中I、R和t分 別表示通過導體的電流、導體的電阻和通電時間)，若該電動機線圈 的電阻是0.4 Q,則線圈每分鐘產生的熱量是多少？(3)這臺電動機 每分鐘所做的機械功是多少？ 解析：(1)消耗的電能 W 二Ult=220Vx 50AX 60s=6.6 x 105J (2) 產生的熱量 Q 熱二 I 2 R t=(50A)2 x 0.4 QX 60s=6x 104J (3) 所做的機械功 W幾二W、-Q 熱=6.6 x 105J-6X 104J=6X 105J。 【點評】對于此題的第1問直接用公式 W總=UIt解答，第2問用 公式