非純電阻電路電功及電功率問題例析

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上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W>Q。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I=可推導得到W=I2Rt和，但歐姆定

2、律公式I=只適用于純電阻電路，所以W=I2Rt和W=·t只對純電阻電路適用，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=可推導得到Q=UIt和Q=·t ，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Q=·t 只適用于純電阻電路。 以電動

3、機為例，同學們在遇到非純電阻電路時，可牢記以下公式，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W總=UIt；工作時所產生的熱能Q=W熱=I2Rt；所轉化的機械能W機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；轉化的機械能功率P機=P總-P熱UI-I2R。 二、例題解析 例1解析：電動機為非純電阻電路，求電流所做的功只能用W=UIt=220V×5A×600s=6.6×105；求電流產生的熱量只能用Q=

4、I2Rt=(5A)2×4.4×600s=6.6×104J。 【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W=UIt，計算電熱只能用Q=I2Rt。 例2解析：電動機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 ； 轉化為機械能的功率為 P機 = 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 = UI 、 P

5、 = 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 = I2 R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。 例3  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  （2）電動機正常工作時消耗的總的電功率：P總=U2I2=2V×1A=2W，正常工作時發(fā)熱的功率：P熱=I2R=0.5 W，轉化為機械能的功率：P機= P總-P熱=1.5 W  （3）轉化為機械能的效率：=75。 【點評】本題是典型的純電阻電路和非純電阻電路

6、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解析：（1）消耗的電能W總=UIt=220V×50A×60s=6.6×105J （2）產生的熱量Q熱= I2 R t=(50A)2×0.4×60s=6×104J  （3）所做的機械功W機=W總-Q熱=6.6×105J6×104J=6&

7、#215;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問中的機械能應用消耗的總的電能減去電能轉化為內能的部分，即W機=W總Q熱。1、一個電動機的線圈電阻是4.4，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。 2、某電動機線圈電阻為1，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。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/V電動機工作狀態(tài)通過電動機的電流/A0.2不轉動0.42.0正常轉動1.04、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?，F(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：（1）每分鐘該電動機消耗的電能是