非純電阻電路電功及電功率問題例析

1、非純電阻電路電功及電功率問題例析湖北省棗陽市興隆二中謝江濤程云從能量轉(zhuǎn)化的角度看，純電阻電路是將電能全部轉(zhuǎn)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(shí)W=Q。而非純電阻電路是電流做功將電能主要轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，但還有一部分電能轉(zhuǎn)化為了熱能，此時(shí)電功大于電熱。例如：在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、電鈴、蓄電池(充電)等這些非純電阻的電路中W>Q。特別是涉及非純電阻電路的有關(guān)電功、電熱、電功率和發(fā)熱功率的計(jì)算，學(xué)生極容易混淆。 一、公式分析 1電功 由W=UIt根據(jù)歐姆定律I=可推導(dǎo)得到W=I2Rt和，但歐姆定律公式I=只適用于純電阻電

2、路，所以W=I2Rt和W=·t只對(duì)純電阻電路適用，即W=UIt適用于所有電路，W=I2Rt和只適用于純電阻電路。 2電功率 同樣道理，由P=UI和I=可推導(dǎo)得到P=I2R和P=，而P=I2R和P=也只適用于純電阻電路，即P=UI適用于所有電路，P=I2R和P=只適用于純電阻電路。 3電熱 由焦耳定律公式Q=I2Rt和I=可推導(dǎo)得到Q=UIt和Q=·t ，很明顯Q=UIt和Q=·t 只對(duì)純電阻電路適用，即Q=I2Rt適用于所有電路，Q=UIt和Q=·t 只適用于純電阻電路。 以電動(dòng)機(jī)為例，同學(xué)們?cè)谟龅椒羌冸?/p>

3、阻電路時(shí)，可牢記以下公式，解答所消耗的電能和產(chǎn)生的熱能。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)所消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，一小部分才轉(zhuǎn)化為熱能。因此，在計(jì)算電動(dòng)機(jī)電路可用以下公式。電流做功是所消耗的總能量W總=UIt；工作時(shí)所產(chǎn)生的熱能Q=W熱=I2Rt；所轉(zhuǎn)化的機(jī)械能W機(jī)W總-W熱UIt-I2Rt。電流做功的功率P總=UI；其發(fā)熱功率P熱=I2R；轉(zhuǎn)化的機(jī)械能功率P機(jī)=P總-P熱UI-I2R。 二、例題解析 例1解析：電動(dòng)機(jī)為非純電阻電路，求電流所做的功只能用W=UIt=220V×5A×600s=6.6×105；求電流產(chǎn)生的熱量只能用Q=I2Rt=(5A)2

4、15;4.4×600s=6.6×104J。 【點(diǎn)評(píng)】電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，其中只有部分能量消耗在線圈發(fā)熱上，是一個(gè)非純電阻電路，計(jì)算電流做功只能用W=UIt，計(jì)算電熱只能用Q=I2Rt。 例2解析：電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為總功率P總=UI=220V×1A= 220W； 發(fā)熱損耗的電功率 P熱 = I2 R=1A）2×1=1W ； 轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為 P機(jī) = P總 P熱 =220W - 1W = 219W 【點(diǎn)評(píng)】在非純電阻電路中計(jì)算電功率的三個(gè)公式P = UI 、 P = I2 R、P=不能等

5、效互換，其中公式P = UI可計(jì)算電動(dòng)機(jī)消耗的總功率；P = I2 R只能計(jì)算發(fā)熱損耗的電功率；P=已不能再用。轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率可用電動(dòng)機(jī)消耗的總功率減去發(fā)熱損耗的電功率即可。 例3  解析：（1）根據(jù)線圈不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是純電阻電路可求出線圈電阻：R=0.5  （2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)消耗的總的電功率：P總=U2I2=2V×1A=2W，正常工作時(shí)發(fā)熱的功率：P熱=I2R=0.5 W，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率：P機(jī)= P總-P熱=1.5 W  （3）轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：=75。 【點(diǎn)評(píng)】本題是典型的純電阻電路和非純電阻電路的結(jié)合，許多學(xué)生對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

6、動(dòng)和不轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的電路不知如何分析，再加上題中各有2個(gè)電壓值和電流值，學(xué)生在解題時(shí)更是無所適從。電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，此時(shí)電路可看作是純電阻電路，電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是非純電阻電路。不管電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)與不轉(zhuǎn)，它的線圈電阻我們認(rèn)為是不改變的。 例4解析：（1）消耗的電能W總=UIt=220V×50A×60s=6.6×105J （2）產(chǎn)生的熱量Q熱= I2 R t=(50A)2×0.4×60s=6×104J  （3）所做的機(jī)械功W機(jī)=W總-Q熱=6.6×105J6×104J=6×105J。

7、60;【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于此題的第1問直接用公式W總=UIt解答，第2問用公式Q熱= I2 R t即可，但一定不能用其它公式解答，第3問中的機(jī)械能應(yīng)用消耗的總的電能減去電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的部分，即W機(jī)=W總Q熱。1、一個(gè)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻是4.4，當(dāng)把它接在220V電壓下工作10min。已知：通過線圈的電流是5A,這時(shí)電動(dòng)機(jī)做功_J， 線圈產(chǎn)生的熱量是_J。 2、某電動(dòng)機(jī)線圈電阻為1，接在220V的直流電壓下，工作電流為1A，則電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為_W；發(fā)熱損耗的電功率為_ W ；轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為_ W。3、小華準(zhǔn)備參加玩具賽車比賽，她想通過實(shí)驗(yàn)挑選一只能量轉(zhuǎn)換效率較高的電動(dòng)機(jī)，實(shí)驗(yàn)時(shí)她先用手捏住電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使其不轉(zhuǎn)動(dòng)，然后放手，讓電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，分別將2次實(shí)驗(yàn)的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表格中。請(qǐng)問：(1)這只電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為多少？(2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少？(3)該玩具電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？電動(dòng)機(jī)的電壓/V電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)通過電動(dòng)機(jī)的電流/A0.2不轉(zhuǎn)動(dòng)0.42.0正常轉(zhuǎn)動(dòng)1.04、電動(dòng)機(jī)是一種使用廣泛的動(dòng)力機(jī)械，從能量轉(zhuǎn)化的角度看它主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分能量在線圈中以熱量的形式散失掉?，F(xiàn)有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)兩端加220V電壓時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)線圈的電流為50A。問：（1）每分鐘該電動(dòng)