纯电阻电路和非纯电阻电路通信电子电子电气自动化_通信电子-电子电气自动化.pdf

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1、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=Qo 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 WQO 一、公式分析 1电功 由 W=Ult 和欧姆定律 l=U/R,可推导得到 W=l2 3Rt 和 W 二 IFI/t,但欧姆定律公式 l=U/R 只适用于纯电阻电路，所以 W=l2Rt 和闪=1 只对纯电阻电路适用，即 W=Ult 适用于 所有电路，W=PRt 和/=51 只适

2、用于纯电阻电路。2 电功率 同样道理，由 P=UI 和上可推导得到 P=I2R 和 P 二，而 P=I2R 和 P 二 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=IF/R 只适用于纯电阻电路。3 电热 由焦耳定律公式 Q=PRt 和 I 二 U/R 可推导得到 Q=Ult 和 Q=U2t/R,很明显 Q=Ult 和（3=U2t/R 只对纯电阻电路适用,即 Q=l2Rt 适用于所有电路，Q=UltQ=U2t/R 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

3、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总二Ult；工作时所产生的热能Q=W=|2Rt；所转化的机械能W 机=W总W热=PRt。电流做功的功率P总二UI；其发热功率P热二阳；转化的轨械能功率P机二卩总P=UI-PRO 二、例题解析 一个电动机的线圈电阻是4.4C,当把它接在220V电压下工作10mino 已知：通过线圏的电流是5A,这时电动机做功 _ J,线圈产生的热 量是 _ 亠 解析:电动机为非纯电阻电路，求电流所做的功只能用 W=Ult=220VX5AX600s=6.6X105；求电流产生 的热量只能用 Q=l2Rt=(5A)

4、2 X 4.4Q X 600s=6.6 X104J【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=l2Rt.例 2某电动机线圈电阻为接在 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 总=UI=220V X1 A=220W；发热损耗的电功率 P 热二 I2 R=(1A)2X1Q=1W；转化为机械能的功率为 P 机二 P 总-P 热=220W-1W=219W【点评】在非纯电

5、阻电路中计算电功率的三个公式 P=UI、P=I2 R.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；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。等纯电阻电路工作时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一公式分析电功由和欧姆定律可推导得路电功率同样道理由和上可推导得到和二而和二也只适用于纯电阻电路即适用于所有电路和只适用于纯电阻电路电热由焦耳定律公式和二可推导得到和很明显和只对纯电阻电路适用即

6、适用于所有电路只适用于纯电阻电路以电动机为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总二工作时所产生的热能所转化的机械能机总热电流做功的功率总二其发热功率热二阳转化的轨械能功率机二卩总二例题解析一例 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。电动机的电压/V 电动机工作状态 通过电动机的电流 0.2 不转动 0.4 2.0 正常转动 1.0 请问：(1)这只电动机线圈的电阻为多少?(2)当电动机

7、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?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/l1=0.5Q(2)电动机正常工作时消耗的总 的电功率：P=U2I2=2VX1A=2W,正常工作时发热的功 率：P热=|2R=0.5W,转化为机械能的功率：P 机二 P 总*执=1.5 W(3)转化为机械能的效率：卩卩机炉总二 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

8、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。等纯电阻电路工作时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一公式分析电功由和欧姆定律可推导得路电功率同样道理由和上可推导得到和二而和二也只适用于纯电阻电路即适用于所有电路和只适用于纯电阻电路电热由焦耳定律公式和二可推导得到和很明显和只对纯电阻电路适用即适用于所有电路只适用于纯电阻电路以电动机为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

9、总二工作时所产生的热能所转化的机械能机总热电流做功的功率总二其发热功率热二阳转化的轨械能功率机二卩总二例题解析一例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0.4Q,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？解析 V1)消

10、耗的电能总=Ult=220VX 50AX 60s=6.6X105J(2)产生的热量 0 热=I2 R t=(50A)2X0.4QX60s=6X104J(3)所做的机械功 W 机总Q 热=6.6X105J-6X104J=6X105J.【点评】对于此题的第1问直接用公式W总=Ult解答，第2问用公式Q热二 l2Rt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W机二W总一Q热。等纯电阻电路工作时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一公式分析电功由和欧姆定律可推导得路电功率同样道理由和上可推导得到和二而和二也只适用于纯电阻电路即适用于所有电路和只适用于纯电阻电路电热由焦耳定律公式和二可推导得到和很明显和只对纯电阻电路适用即适用于所有电路只适用于纯电阻电路以电动机为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总二工作时所产生的热能所转化的机械能机总热电流做功的功率总二其发热功率热二阳转化的轨械能功率机二卩总二例题解析一