非纯电阻电路

非纯电阻电路从能量转化的角度看，纯电阻电路是将电能全部转化为热能，即电功等于电热。纯电阻电路工作时W=Q。而非纯电阻电路是电流做功将电能主要转化为其他形式的能量，但还有一部分电能转化为了热能，此时电功大于电热。例如：在电动机转动、电铃、蓄电池(充电)等这些非纯电阻的电路中W>Q。电功由W=UIt根据欧姆定律I=U/R可推导得到W=I2Rt和W=(U2/R).t，但欧姆定律公式I=U/R只适用于纯电阻电路，所以W=I2Rt和W=(U2/R).t只对纯电阻电路适用，即W=UIt适用于所有电路，W=I2Rt和W=(U2/R).t只适用于纯电阻电路。电功率同样道理，由P=UI和I=U/R可推导得到P=I2R和P=U2/R，而P=I2R和P=U2/R也只适用于纯电阻电路，即P=UI适用于所有电路，P=I2R和P=U2/R只适用于纯电阻电路。电热由焦耳定律公式Q=I2Rt和I=U/R可推导得到Q=UIt和Q=(U2/R)・t，很明显Q=UIt和Q=(U2/R)・t只对纯电阻电路适用，即Q=I2Rt适用于所有电路，Q=UIt和Q=(U2/R).t只适用于纯电阻电路。以电动机为例，同学们在遇到非纯电阻电路时，可牢记以下公式，解答所消耗的电能和产生的热能。电动机工作时所消耗的电能大部分转化为机械能，一小部分才转化为热能。因此，在计算电动机电路可用以下公式。电流做功是所消耗的总能量W尸UIt；工作时所产生的热能Q=W热=I2Rt；所转化的机械能W机=W总-Wtt=UIt-I2Rt。电流做功的功率P尸UI；其发热功率P热=I2R；转化的机械能功率P=P总-P^=UI-I2RO 心纯电阻电路是指电路中只有电能和内能的转换如：电阻、小灯泡。非纯电阻电路是指除了电能和内能的转换还有其他能量的转换，如电动机，电风扇初中所学电路如果没有特殊说明都是纯电阻电路W=UItP=UII=U/RQ=IA2Rt适用于任何电路W=UA2/RtW=T2RtP=T2R P=UA2R只适用于纯电阻电路例1、一个电动机的线圈电阻是4.4Q当把它接在220V电压下工作10min。已知：通过线圈的电流是5A,这时电动机做功―J，线圈产生的热量是J。例2、某电动机线圈电阻为1Q,接在220V的直流电压下，工作电流为1A,则电动机消耗的电功率为W；发热损耗的电功率为W；转化为机械能的功率为W。例3、小华准备参加玩具赛车比赛，她想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时她先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中。请问：（1）这只电动机线圈的电阻为多少？（2）当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？（3）该玩具电动机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少？电动机的电压/V电动机工作状态通过电动机的电流/A0.2不转动0.42.0正常转动1.0例4、电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看.它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为50A。问：（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少？（2）已知电流通过导体时产生的热 Q=I2Rt（其中I、R和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是0.4Q，则线圈每分钟产生的热量是多少？（3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少？例1.解析：电动机为非纯电阻电路，求电流所做的功只能用W=UIt=220VX5AX600s=6.6X105；求电流产生的热量只能用Q=I2Rt=(5A)2X4.4QX600s=6.6X104J。【点评】电动机是将电能转化为机械能的机器，其中只有部分能量消耗在线圈发热上，是一个非纯电阻电路，计算电流做功只能用W=UIt,计算电热只能用Q=I2Rt。例2.解析：电动机消耗的电功率为总功率PjUI=220Vx1A=220W；发热损耗的电功率P热=I2R=(1A)2x1Q=1W‘；转化为机械能的功率为P=P总-P热=220W-1W=219W【点评】在非纯电阻电路中计算电功率的三个公式P=UI、P=I2R、P=U2/R不能等效互换，其中公式P=UI可计算电动机消耗的总功率；P=I2R只能计算发热损耗的电功率；P=U2/R已不能再用。转化为机械能的功率可用电动机消耗的总功率减去发热损耗的电功率即可。例3.解析：(1)根据线圈不转动时是纯电阻电路可求出线圈电阻:R=U1/I1=0.5Q(2)电动机正常工作时消耗的总的电功率：P总=U2I2=2Vx1A=2W，正常工作时发热的功率：P热=I2R=0.5W，转化为机械能的功率：？机=P总-P热=1.5W(3)转化为机械能的效率：n=P机/P总=75%。 机总热【点评】本题是典型的纯电阻电路和非纯电阻电路的结合，许多学生对电动机转动和不转动状态时的电路不知如何分析，再加上题中各有2个电压值和电流值，学生在解题时更是无所适从。电动机不转动时，此时电路可看作是纯电阻电路，电动机正常转动时是非纯电阻电路。不管电动机转与不转，它的线圈电阻我们认为是不改变的。例4.解析：(1)消耗的电能W^=UIt=220Vx50Ax60s=6.6x105J产生的热量Q热=I2Rt=(50A)2x0.4Qx60s=6x104J所做的机械功W=W-Q=6.6x105J—6x104J=6x105J。【点评】对于此题的第1机问直接甫公式W^=UIt解答，第2问用公式Q热=I2Rt即可，但一定不能用其它公式解答，第3问中的机械能应用消耗的总的电能减去电能转化为内能的部分，即Wa=W总一Q热。在电功和电热的计算中，可用的公式较多，在学习过程中若不加以区别对待，很容易出现乱用公式导致错解现象.现通过对纯电阻电路与非纯电阻电路的区别分析，分清各种电功、电热计算关系.一、 两种电路的区别1、 从能量转化角度来区别纯电阻电路：将电能全部转化内能的电路为纯电阻电路.因此，这部分电路的电流做功W就等于这部分电路发出的热量Q，即.纯电阻电路的电功、电热计算可以根据解题方便采用中的任何一种形式.在日常生活中只含有白炽灯、电炉等纯发热元件的电路都是纯电阻电路.非纯电阻电路：将电能的一部转化内能，另一部分转化为其它能(如：机械能、化学能等)的电路为非纯电阻电路.因此，这部分电路的电流做功W就大于这部分电路发出的热量Q，即.从能量转化与守恒角度有，电路中产生的其它能量计算只能采用形式，电功和电热的计算除采用定义式和夕卜，也可用能量守恒定律灵活计算.在日常生活中含有电动机、电解槽等除发热外还有其它能量产生的电路都是非纯电阻电路.2、 从欧姆定律角度来区别纯电阻电路：在纯电阻电路中的电流，即欧姆定律能够成立的电路.纯电阻电路：在非纯电阻电路中的电流，即欧姆定律不能够成立的电路.二、 两种电路的转化通过对这两种电路的区别分析可知，非纯电阻电路比纯电阻电路多了其它能量参与转化.若当非纯电阻电路中的其它能量停止转化时，非纯电阻电路也就转化成了纯电阻电路，电路特征发生了根本性转变，电路元件中电流一定会发生变化，需要根据欧姆定律重新确定电流值.这类电路最典型的就是电动机通电后突然处于不转动状态，电动机无机械能输出变成了纯电阻电路.三、 两种电路的转化应用因电路计算一般都为纯电阻电路，纯电阻电路相关计算在此不再单独举例.非纯电阻电路及其转化为纯电阻电路的应用特举例如下：一台电风扇，内阻为20Q，接在220V电压上，消耗的电功率为66W，求：电风扇正常工作时通过电动机的电流为多少？电风扇正常工作时转化为内能的功率是多少？转化为机械能的功率是多少？如果电风扇的风叶被卡住不能转动，这时通过电动机的电流是多少？电动机消耗的电功率和发热功率是多少？额定电压是220V，额定功率是75W,电动机线圈电阻是10欧.求正常工作时该的机械功率是多少？线圈每分钟产热多少？一台正常工作时，电机两端的电压为220V，线圈电阻为1.5Q，通过线圈的电流为0.2A，这台电扇正常工作1min消耗多少J的电功？产生多少J的热量？(2010-锦州模拟)一台接在220V的电路中正常工作，通过风扇电动机的电流为0.5A，测得风扇电动机线圈电阻为5Q，求：的输入功率是多少？每分钟消耗的电能是多少？的电动机每分钟产生的电热是多少？产生机械能是多少？(2010-资阳)某额定电压220V、额定电流0.2A、电阻50Q的正常工作.忽略一切摩擦，试计算：工作10mim消耗的电能；的发热功率；输出的机械功率.如图反映了一只“220V,100W”的正常工作时能量转化情况.求正常工作时电能转化为动能的效率.求连续正常工作1h产生的热量.3勿j热量日OJ动能一台直流，额定电压是24V，电功率是120W，内部线圈的电阻是0.5。.如果这台正常工作5min，求：电流做了多少J的功；产生多少J的热量；有多少J的电能转化为机械能.一台，接在220伏电源上，消耗的电功率为4.4千瓦，线圈电阻为2欧，问:通过的电流强度多大？工作时每时耗电多少度？某施工工地用直流提升重物如图所示，重物的质量m=100kg，加在上的电压为110V，当提升重物上升时，经10秒钟可以上升4.5m，通过的电流为5A.设不考虑摩擦，求线圈的电阻？(g取10N/kg)有一台额定电压为380V，正常工作时通过的电流是5A，输出的功率是1.5kW，问：该的效率是多少？试分析该能量的转化.(2004-昆明)电动自行车以其轻便、实用、环保的特点受到了消费者的青睐，某型号电动自行车以车速18千米/时沿水平路面上匀速行驶时，输出的有用功率为180瓦.求：经过半小时，