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非纯电阻电路

目前,非纯电阻电路在当代的应用可谓是越来越广泛,非纯电阻电路是值得我们好好学习的,现在我们就深入了解非纯电阻电路。  ---查看全文 >>

关键字:电阻电路 电阻 电路 

非纯电阻电路

目前,非纯电阻电路在当代的应用可谓是越来越广泛,非纯电阻电路是值得我们好好学习的,现在我们就深入了解非纯电阻电路。

非纯电阻电路
非纯电阻电路

非纯电阻电路就是在通电的状态下,有发热也有对外面做除内能外的其他形式的功! 
发电机,电动机,电风扇、电解槽等,除了发热以外,还对外做功,所以这些是非纯电阻电路。

电功计算只能用W=UIt=Pt. 电功率计算只能用P=UI=W/t. 电热用Q=I^2RT
交流电路中如果只有电阻,这种电路就叫做纯电阻电路.电灯,电烙铁,熨斗,等等,他们只是发热,到这里可能会有疑问,既然这些电子元件只是发热,那为什么电灯除发热外还发光呢?因为电灯的光能是从发热的热量转化而来,因此它们都是纯电阻电路。

他们的功率的计算可用P=UI=I^2R=U^2/R=W/t计算,电热可用 Q=W=UIt=I^2Rt=U^2/R*t=Pt和公式计算。


纯电阻电路

纯电阻电路就是除交变电源外,只有电阻元件的电路,或有电感和电容元件,但它们对电路的影响可忽略。电压与电流同频且同相位。电阻将从电源获得的能量全部转变成内能,这种电路就叫做纯电阻电路。 例如:电灯,电烙铁,熨斗,电炉等等,他们只是发热。它们都是纯电阻电路。

非纯电阻电路电功及电功率问题例析

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。例如:日常生活中的白炽灯、电炉子、电饭锅等纯电阻电路工作时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。特别是涉及非纯电阻电路的有关电功、电热、电功率和发热功率的计算,学生极容易混淆。

 一、公式分析

 

 1.电功

 由W=UIt根据欧姆定律I=可推导得到W=I2Rt和,但欧姆定律公式I=只适用于纯电阻电路,所以W=I2Rt和W=·t只对纯电阻电路适用,即W=UIt适用于所有电路,W=I2Rt和只适用于纯电阻电路。

 2.电功率

 同样道理,由P=UI和I=可推导得到P=I2R和P=,而P=I2R和P=也只适用于纯电阻电路,即P=UI适用于所有电路,P=I2R和P=只适用于纯电阻电路。

 3.电热

 由焦耳定律公式Q=I2Rt和I=可推导得到Q=UIt和Q=·t ,很明显Q=UIt和Q=·t 只对纯电阻电路适用,即Q=I2Rt适用于所有电路,Q=UIt和Q=·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=UIt;工作时所产生的 热能Q=W热=I2Rt;所转化的机械能W=W-W=UIt-I2Rt。电流做功的功率P=UI;其发热功率P=I2R;转化的机械能功率P=P-P=UI-I2R。

 二、例题解析

 

 1一个电 动机的线圈电阻是4.4Ω,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。

 解析:电动机为非纯电阻电路,求电流所做的功只能用W=UIt=220V×5A×600s=6.6×105;求电流产生的热 量只能用Q=I2Rt=(5A)2×4.4Ω×600s=6.6×104J。

 【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。

 2某电动 机线圈电阻为1Ω,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。

 解析:电动机消耗的电功率为总功率P=UI=220V×1A= 220W;

 发热损耗的电功率 P= I2 R=1A)2×1Ω=1W ;

 转化为机械能的功率为 P = P – P =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 = I2 R、P=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 = I2 R只能计算发热损率;P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。

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/A

0.2

不转动

0.4

2.0

正常转动

1.0

 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==0.5Ω
(2)电动机正常工作时消耗的总的电功率:P=U2I2=2V×1A=2W,正常工作时发热的功率:P=I2R=0.5 W,转化为机械能的功率:P= P-P=1.5 W
(3)转化为机械能的效率:η==75%。
【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。

 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 时产生的热量Q= I2 R t(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0.4Ω,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?

 解析:(1)消耗的电能W=UIt=220V×50A×60s=6.6×105J

 (2)产生的热量Q= I2 R t=(50A)2×0.4Ω×60s=6×104J

 (3)所做的机械功W=W-Q=6.6×105J-6×104J=6×105J。非纯电阻电路中会出现哪些问题?

非纯电阻电路
非纯电阻电路

例如电动机。加入算出内阻为20欧(用欧姆定律),那这20欧仅是发热电阻吧。有的题说:电动机卡住。即无机械能,所以可以当成纯电阻,用u^2/R可以算,但R=20欧?为什么,非纯电阻的部分没有电阻?那这20欧仅是发热电阻啊!还有,卡住的时候与正常工作时候,电动机的电流不一样,这又是为什么?

总电压很少一部分是用来内阻发热的,当然电流自然就很小。但是如果电动机卡住了,从能量的看,所有的电压都用来为内阻发热了。也就是说总电压全部加在内阻上了。其实就是一个纯电阻电路了。

能量是宏观的,统领全局的。从能量的角度理解你就会豁然开朗的。首先明白电动机的内阻是不变的。如果电动机正常工作,那么加在它两端的电压一部分消耗在内阻上去发热了,另一部分为电动机提供动能去了。

综上所述,本文已为讲解非纯电阻电路,相信大家对非纯电阻电路的认识越来越深入,希望本文能对各位读者有比较大的参考价值

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