非纯电阻电路计算

非纯电阻电路的相关计算1、非纯电阻电路就是在通电的状态下，有放热也有对外面做功，除内能外的其他形式的功。

如：发电机，电动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，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 = I2Rt。

(注:W = UIt和Q = I2Rt是有区别的，此时 W > Q)功率的计算可用P=UI=I R= U/R=W/t计算,电热可用Q=W=UIt= I R t= U/R t=Pt公式计算。

(注：此时W=Q)练习题有一台“220v 洗衣机100w”，由于使用不当，造成电动机卡死，电动机由于温度升高而被烧坏，已知这台电动机的圈线电阻是2欧姆，则这台洗衣机正常工作2分钟消耗多少电能？电动机被卡死的时候，2分钟产生多少能量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,这时电动机的电功率为_________，做功为________J，线圈产生的热量是_________J。

2.一个额定电压为6V的小型电动机正常工作时，测得通过电动机的电流是0.5A，工作10min，电流做功为 ___________J，在这10min内该电动机线圈产生的热量是120J，则电动机线圈的电阻是__________Ω．3．某工地的一台电动机，其额定电压U=220V，现经测量了解到：电动机线圈电阻为r=0.4Ω，在额定电压下运转时的电流I=50A，求：（1）电动机的额定电功率为多大？（2）在额定电压下运转时线圈电阻的热功率为多大？（3）在额定电压下运转时转化为机械能的功率（即电动机输出的机械功率）为多大？4．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？（4）电动机被突然卡住时，电流多大？实际应用中发生这一情况首先应采取什么措施？5．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。

第16讲 纯电阻电路与非纯电阻电路的比较【方法技巧】1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较（1）电功是电能转化为其他形式能的量度，电热是电能转化为内能的量度． 计算电功时用公式W ＝IUt ，计算电热时用公式Q ＝I 2Rt .（2）从能量转化的角度来看，电功和焦耳热之间的数量关系是W ≥Q 、UIt ≥I 2Rt .①纯电阻电路：如电炉等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时有W ＝Q .计算时可任选一公式：W ＝Q ＝Pt ＝I 2Rt ＝UIt ＝U 2Rt .②非纯电阻电路：如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功除将电能转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有W >Q .电功只能用公式W ＝UIt 来计算，焦耳热只能用公式Q ＝I 2Rt 来计算．对于非纯电阻电路，欧姆定律不再适用． 2.电功和电热问题的处理方法(1)P ＝UI 、W ＝UIt 、Q ＝I 2Rt 在任何电路中都能使用．在纯电阻电路中，W ＝Q ，UIt ＝I 2Rt ，在非纯电阻电路中，W >Q ，UIt >I 2Rt .(2)在非纯电阻电路中，由于UIt >I 2Rt ，即U >IR ，欧姆定律R ＝UI不再成立．(3)处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解．【对点题组】1.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( ) A ．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B ．W ＝UIt 适用于任何电路，而W ＝I 2Rt ＝U 2Rt 只适用于纯电阻电路C ．在非纯电阻电路中，UI >I 2RD ．焦耳热Q ＝I 2Rt 适用于任何电路2．电压都是110 V ，额定功率P A ＝100 W ，P B ＝40 W 的灯泡两盏，若接在电压为220 V 的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是( )3.如图所示为一未知电路，现测得两个端点a 、b 之间的电阻为R ，若在a 、b 之间加上电压U ，测得通过电路的电流为I ，则该未知电路的电功率一定为( )A ．I 2R B.U2RC ．UID ．UI －I 2R4．有一内阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V 的直流电路两端，灯泡正常发光，则( ) A ．电解槽消耗的电功率为120 W B ．电解槽消耗的电功率为60 W C ．电解槽的发热功率为60 W D ．电路消耗的总功率为60 W5．在如图所示的电路中，输入电压U 恒为8 V ，灯泡L 标有“3 V ,6 W”字样，电动机线圈的电阻R M ＝1 Ω.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是( )A ．电动机的输入电压是5 VB ．流过电动机的电流是2 AC ．电动机的效率是80%D ．整个电路消耗的电功率是10 W6．如图所示，用输出电压为1.4 V ，输出电流为100 mA 的充电器对内阻为2 Ω的镍－氢电池充电．下列说法正确的是( )A ．电能转化为化学能的功率为0.14 WB ．充电器输出的电功率为0.14 WC ．充电时，电池消耗的热功率为0.02 WD ．充电器把0.14 W 的功率储存在电池内7．如图所示，一直流电动机与阻值R ＝9 Ω的电阻串联在电源上，电源电动势E ＝30 V ，内阻r＝1 Ω，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10 V，已知电动机线圈电阻R M＝1 Ω，则下列说法中正确的是()A．通过电动机的电流为10 AB．电动机的输入功率为20 WC．电动机的热功率为4 WD．电动机的输出功率为24 W【高考题组】8.（2012·上海）当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3C，消耗的电能为0.9J.为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是（）A.3V，1.8JB.3V，3.6JC.6V，l.8JD.6V，3.6J答案精析【对点题组】1.【答案】BCD【解析】电功率公式P ＝Wt ，表示电功率越大，电流做功越快．对于一段电路，有P ＝IU ，I ＝P U ，焦耳热Q ＝(PU )2Rt ，可见Q 与P 、U 、t 都有关，所以P 越大，Q 不一定越大，A 错． W ＝UIt 是电功的定义式，适用于任何电路，而I ＝UR 只适用于纯电阻电路，B 对．在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以W >Q ，即UI >I 2R ，C 对． Q ＝I 2Rt 是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D 对． 2．【答案】C【解析】判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有P ＝UI ＝U 2R，可知R A ＜R B .对于A 电路，由于R A ＜R B ，所以U B ＞U A ，且有U B ＞110 V ，B 灯被烧毁，U A ＜110 V ，A 灯不能正常发光．对于B 电路，由于R B ＞R A ，A 灯又并联变阻器，并联电阻更小于R B ，所以U B ＞U 并，B 灯烧毁．对于C 电路，B 灯与变阻器并联电阻可能等于R A ，所以可能U A ＝U B ＝110 V ，两灯可以正常发光．对于D 电路，若变阻器的有效电阻等于A 、B 的并联电阻，则U A ＝U B ＝110 V ，两灯可以正常发光．比较C 、D 两个电路，由于C 电路中变阻器功率为(I A －I B )×110 V ，而D 电路中变阻器功率为(I A ＋I B )×110 V ，所以C 电路消耗电功率最小． 3.【答案】C【解析】不管电路是否为纯电阻电路，电路的电功率一定为P ＝UI ，选项C 正确；只有电路为纯电阻电路时，才有P ＝UI ＝I 2R ＝U 2R，故A 、B 错误；而UI －I 2R 为电能转化为除热能外其他形式能的功率，故D 错误． 4．【答案】B【解析】灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V 电压，且流过电解槽的电流I ＝I灯＝60110 A ＝611A ，则电解槽消耗的电功率P ＝IU ＝P 灯＝60 W ，A 选项错误，B 选项正确；电解槽的发热功率P 热＝I 2r ＝1.3 W ，C 选项错误；电路消耗的总功率P 总＝IU 总＝611×220 W＝120 W ，D 选项错误． 5．【答案】AB【解析】根据灯泡恰能正常发光可知电路电流I ＝PU ＝2 A ．电动机的输入电压是5 V ，流过电动机的电流是2 A ，电动机输入功率P ＝UI ＝10 W ，整个电路消耗的电功率是8×2 W ＝16 W ，选项A 、B 正确，D 错误．电动机线圈的电阻发热消耗功率I 2R M ＝4 W ，电动机输出机械功率为10 W －4 W ＝6 W ，电动机的效率是η＝60%，选项C 错误． 6．【答案】BC【解析】充电器对电池的充电功率为P 总＝UI ＝0.14 W ，电池充电时的热功率为P 热＝I 2r ＝0.02 W ，所以转化为化学能的功率为P 化＝P 总－P 热＝0.12 W ，因此充电器把0.12 W 的功率储存在电池内，故B 、C 正确，A 、D 错误． 7．【答案】BC【解析】由E ＝30 V ，电动机两端电压为10 V 可得R 和电源内阻上分担的电压为20 V ，则I ＝209＋1A ＝2 A ，故A 错误；电动机输入功率P ＝UI ＝10 V×2 A ＝20 W ，故B 正确；P 热＝I 2R M ＝4×1 W ＝4 W ，故C 正确；P 输出＝P －P 热＝20 W －4 W ＝16 W ，故D 错误．【高考题组】8.【答案】D【解析】消耗的电能2Q I Rt qU ===0.9J ，则电阻两端的电压为0.9V 3V 0.3Q U q ===，当相同时间内使0.6C 的电荷量通过该电阻时，由q=It 可知，'2I I =，又U=IR ，则有'2236U U V V ==⨯=，所以2''440.9 3.6Q I Rt Q J J ===⨯=，故选项D 正确.。

非纯电阻电路电热计算：1．有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A．求（1）电动机线圈的电阻R（2）电动机正常工作时，线圈上产生的功率；（3）电动机正常工作时的输出的功率为多少．2．如图所示，是某直流电动机提升重物的装置．当电动机的工作电压U=110V时，稳定地向上匀速提升重物，电路中的电流I=5A．线圈的电阻R=4Ω．（1）求电动机线圈产生焦耳的功率P热；（2）求电动机消耗的电功率P；（3）求电动机输出的机械功率P机；3．某玩具汽车的电动机使用12V的电源驱动，小聪将原来标有“12V、1A、1Ω”字样的电动机，更换为标有“12V、1A、0.5Ω”字样的电动机，小聪这样做既减小了电流的（选填“磁”、“热”、“化学”）效应对小汽车的危害，又提高了能量的利用率，更换后，小汽车工作5min产生的量为J．4．如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机内阻为0.8Ω，电阻R=10Ω，直流电压U=160V，理想电压表的示数为110V．求：（1）通过电动机的电流大小为多少？（2）输入电动机的总电功率为多少？（3）电动机的热功率为多少？（4）电动机输出机械功率为多少？5．一台家用电风扇，它的电动机线圈的电阻为R，正常工作时所加电压为U，通过电动机的电流位I，工作了一段时间t，在这段时间内电动机消耗的电能为，线圈中产生的热为。

6．小鑫同学将一个电吹风拆开来研究．他发现电吹风中有电热丝，电动机和开关等，他画出的电吹风的电路图如图（1）同时闭合开关后电动机工作过程中的能量转化情况如何？（2）当电吹风吹热风时，正常工作3min，消耗多少电能？（3）当电吹风吹热风时，电热丝R中的电流多大？（4）只闭合S2，让电吹风吹温度计的玻璃泡（涂有酒精），温度计的示数会如何变化？并解释其中的道理．7．电吹风是现代家庭的常用电器．如图甲所示是电吹风的电路原理图，R是电热丝，M是带动风扇转动的电动机，某电动机的主要技术参数如图乙所示：（1）当只闭合S1时，电动机工作lmin消耗的电能是多少J？（2）当同时闭合S1、S2时，电动机工作时通过R的电流为多大？（3）当电动机吹热风时，1min内电流通过R产生的热量是多少J？。

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总=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-W热＝UIt-I2Rt。

电流做功的功率P总=UI；其发热功率P热=I2R；转化的机械能功率P机=P总-P热＝UI-I2R。

二、例题解析例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。

非纯电阻电路计算公式
电功率计算公式:
P=UI=W、t
=I2R=U2、R
；电能:
W=I2Rt；
由于发动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，所以这些是非
纯电阻电路。

非纯电阻电路中电能一部分转化为电阻的内能，一部分转化
为其他形式的能，如发动机，电扇等，一部分电能就要转化为机械能。

①在纯电阻电路(如白炽灯、电炉、电饭锅、电烙铁、电热毯、电熨斗、转子被卡住的电动机等电路)中，电功等于电热，即W＝Q＝Pt＝UIt
＝I²Rt＝U²t、R；
②在非纯电阻电路(含有电动机、电风扇、电冰箱、电磁炉、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等)中消耗的电能除转化成内能外，还有一部分转
化成机械能(如电动机)或化学能(如电解槽)，即：
电动机：W＝E机械＋Q(UIt＝E机械＋I²Rt)，电解槽：W＝E化学＋
Q(UIt＝E化学＋I²Rt)
此时：W>Q(UIt>I²Rt)
在非纯电阻电路中，U²t、R既不能表示电功，也不能表示电热，因
为欧姆定律不再成立。

在非纯电阻电路中，电功率就只能按照P=UI来算了，因为在非纯电阻电路中，电流和电压并不满足欧姆定律，那么产生的
热功率也只是总功率P=UI的一部分，记住，电流产生的热只能是P=I2R 来计算。

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体转化为热能,即电功等于电热.例如：日常生涯中的白炽灯.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重要转化为其他情势的能量,但还有一部分电能转化为了热能,此时电功大于电热.例如：在电念头迁移转变.电铃.蓄电池(充电)等这些非纯电阻的电路中W>Q.特殊是涉及非纯电阻电路的有关电功.电热.电功率和发烧功率的盘算,学生极轻易混杂.一.公式剖析1．电功由W=UIt依据欧姆定律I=可推导得到W=I2Rt和,但欧姆定律公式I=只实用于纯电阻电路,所以W=I2Rt和W=·t只对纯电阻电路实用,即W=UIt实用于所有电路,W=I2Rt 和只实用于纯电阻电路.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=也只实用于纯电阻电路,即P=UI实用于所有电路,P=I2R和P=只实用于纯电阻电路.3．电热由焦耳定律公式Q=I2Rt和I=可推导得到Q=UIt和Q=·t ,很显著Q=UIt和Q=·t 只对纯电阻电路实用,即Q=I2Rt实用于所有电路,Q=UIt和Q=·t 只实用于纯电阻电路.以电念头为例,同窗们在碰到非纯电阻电路时,可切记以下公式,解答所消费的电能和产生的热能.电念头工作时所消费的电能大部分转化为机械能,一小部分才转化为热能.是以,在盘算电念头电路可用以下公式.电流做功是所消费的总能量W总=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-W热＝UIt-I2Rt.电流做功的功率P总=UI;其发烧功率P热=I2R;转化的机械能功率P机=P总-P热＝UI-I2R.二.例题解析例1．一个电念头的线圈电阻是4.4Ω,当把它接在220V电压下工作10min.已知：经由过程线圈的电流是5A,这时电念头做功____J,线圈产生的热量是_____J.解析：电念头为非纯电阻电路,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】电念头是将电能转化为机械能的机械,个中只有部分能量消费在线圈发烧上,是一个非纯电阻电路,盘算电流做功只能用W=UIt,盘算电热只能用Q=I2Rt.例2．某电念头线圈电阻为1Ω,接在220V的直流电压下,工作电流为1A,则电念头消费的电功率为_____W;发烧损耗的电功率为____ W ;转化为机械能的功率为____ W.解析：电念头消费的电功率为总功率P总=UI=220V×1A= 220W;发烧损耗的电功率 P热= I2 R=1A）2×1Ω=1W ;转化为机械能的功率为 P机= P总– P热 =220W - 1W = 219W 【点评】在非纯电阻电路中盘算电功率的三个公式P = UI . P = I2 R.P=不克不及等效交换,个中公式P = UI可盘算电念头消费的总功率;P = I2 R只能盘算发烧损耗的电功率;P=已不克不及再用.转化为机械能的功率可用电念头消费的总功率减去发烧损耗的电功率即可.例3．小华预备介入玩具赛车比赛,她想经由过程试验遴选一只能量转换效力较高的电念头,试验时她先用手捏住电念头的转轴,使其不迁移转变,然后撒手,让电念头正常迁移转变,分离将2次试验的有关数据记载在表格中.请问：(1)这只电念头线圈的电阻为若干？(2)当电念头正常工作时,转化为机械能的功率是若干？(3)该玩具电念头正常工作时电能转化为机械能的效力是若干？电念头的电压/V电念头工作状况经由过程电念头的电流/A不迁移转变正常迁移转变解析：（1）依据线圈不迁移转变时是纯电阻电路可求出线圈电阻：R==0.5Ω（2）电念头正常工作时消费的总的电功率：P总=U2I2=2V×1A=2W,正常工作时发烧的功率：P热=I2R=0.5 W,转化为机械能的功率：P机= P总-P热=1.5 W（3）转化为机械能的效力：η==75％.【点评】本题是典范的纯电阻电路和非纯电阻电路的联合,很多学生对电念头迁移转变和不迁移转变状况时的电路不知若何剖析,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.电念头不迁移转变时,此时电路可看作是纯电阻电路,电念头正常迁移转变时长短纯电阻电路.不管电念头转与不转,它的线圈电阻我们以为是不转变的.例4．电念头是一种运用普遍的动力机械,从能量转化的角度看．它主如果把电能转化为机械能,还有一部分能量在线圈中以热量的情势散掉掉落.现有一台电念头,当电念头两头加220V电压时,经由过程电念头线圈的电流为50A.问：（1）每分钟该电念头消费的电能是若干？（2）已知电流畅过导体时产生的热量Q= I2 R t （个中I.R和t分离暗示经由过程导体的电流.导体的电阻和通电时光）,若该电念头线圈的电阻是0.4Ω,则线圈每分钟产生的热量是若干?（3）这台电念头每分钟所做的机械功是若干?解析：（1）消费的电能W总=UIt=220V×50A×60s=6.6×105J （2）产生的热量Q热= I2 R t=(50A)2×0.4Ω×60s=6×104J （3）所做的机械功W机=W总-Q热=6.6×105J－6×104J=6×105J.【点评】对于此题的第1问直接用公式W总=UIt解答,第2问用公式Q热= I2 R t即可,但必定不克不及用其它公式解答,第3问中的机械能运用消费的总的电能减去电能转化为内能的部分,即W 机=W总－Q热.。