2021年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非純電阻電路電功及電功率問題例析從能量轉(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，但仍有一局部電能轉(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；特殊是涉及非純電阻電路的有關(guān)電功、電熱、電功率和發(fā)熱功率的運(yùn)算，同學(xué)極簡單混淆；一、公式分析1. 電功由 w=uit 依據(jù)歐姆定律 i= 可推導(dǎo)得到 w=i2rt 和，但歐姆定律公式 i= 只適用于純電阻電路

2、，所以w=i2rt 和 w=t只對純電阻電路適用， 即 w=uit 適用于全部電路， 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 適用于全部電路， 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，第 7頁很明顯 q=uit 和 q=t只對純電阻電路適用，即q=i2rt 適用于全部電路， 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)們在遇到非純電阻電路時(shí)，可牢記以下公式，解答所

3、消耗的電能和產(chǎn)生的熱能；電動(dòng)機(jī)工作時(shí)所消耗的電能大局部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，一小局部才轉(zhuǎn)化為熱能；因此，在運(yùn)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；：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 ；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=ui

4、t=220v5a600s=6.6 105；求電流產(chǎn)生的熱量只能用 q=i2rt=5a2 4.4 600s=6.6 104j；【點(diǎn)評】電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，其中只有局部能量消耗在線圈發(fā)熱上，是一個(gè)非純電阻電路，運(yùn)算電流做功只能用 w=uit，運(yùn)算電熱只能用 q=i2rt ；例 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，那么電動(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；解析：電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為總功率 p 總=ui=220v1a= 220w；發(fā)熱損耗的電功率 p 熱= i2r=1a 21=1w；轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為p 機(jī)=

5、 p 總 p 熱=220w- 1w= 219w【點(diǎn)評】在非純電阻電路中運(yùn)算電功率的三個(gè)公式p = ui、p = i2 r、p=不能等效互換，其中公式p = ui可運(yùn)算電動(dòng) 機(jī)消耗的總功率； p = i2r只能運(yùn)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小華預(yù)備參與玩具賽車競賽，她想通過試驗(yàn)選擇一只能量轉(zhuǎn)換效率較高的電動(dòng)機(jī)，試驗(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 次試驗(yàn)的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表格中；請問： 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？

6、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 /a不轉(zhuǎn)動(dòng)正常轉(zhuǎn)動(dòng)2電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)消耗的總的電功率：p 總=u2i2=2v1a=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 w3轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率： =75；【點(diǎn)評】此題是典型的純電阻電路和非純電阻電路的結(jié)合， 很多同學(xué)對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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，同學(xué)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

7、 轉(zhuǎn)，它的線圈電阻我們認(rèn)為是不轉(zhuǎn)變的；例 4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，仍有一局部能量在線圈中以熱量的形式散失掉；現(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)機(jī)消耗的電能是多少？2電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn) 生的熱量 q= i2r t其中 i 、r和 t 分別表示通過導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間 ，假設(shè)該電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是0.4 ，那么線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少.3這臺(tái)電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功是多少.解析：1消耗的電能 w總=ui t=220v50a60s=6.6 105j2產(chǎn)生的熱量 q熱= i2r t=50a2 0.4 60s=6104j3所做的機(jī)械功 w機(jī)=w總-q 熱=6.6 105j6104