纯电阻与非纯电阻电路.doc

纯电阻电路与非纯电阻电路
纯电阻电路就是在通电的状态下，只发热的电路，即通电状态下电能全部转化为电路电阻的内能，不对外做功。纯电阻电路中只有电阻、电源、导线，电能不能转化为热能以外的能量形式。例如：电灯，电烙铁，熨斗，等等，他们只是发热。它们都是纯电阻电路。  
非纯电阻电路像发动机，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＝U² t /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． 
（2）电功率与热功率 
①在纯电阻电路中，电功率等于热功率，即P＝UI＝I²R＝U²/R  
②在非纯电阻电路中，电功率包含热功率，P＝UI为电功率，P′＝I²R为热功率，有P>P 
特别提醒： 
不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能．只有在电动机转动时为非纯电阻电路，U>IR，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能． 
含电动机的电路部分必须利用能量守恒求解，对于电动机必须注意公式要运用的正确。纯电阻电路部分的一些公式的变形都不能使用，所以要求输入功率，必须求出电动机两端电压和工作电流；要求电动机消耗的电热功率，必须求出电动机的工作电流和内阻。 
  电动机正常工作时的输入功率（即电动机消耗的总功率）一部分转化为电热，一部分转化为机械能输出。根据能量守恒： 
P输入=P热+P输出

1． 求电动机两端的电压U 
2． 求流过电动机的电流I 
3． 求电动机的内阻r 
4． 求电动机输入功率P输入，用电功率公式P=IU计算 
5． 求电动机内阻消耗的电热功率P热，根据焦耳定律求出P热=I2r 

有关电动机电路的计算专题练习
1、“220V、5．5kW”的电动机，线圈电阻为0．4Ω，它在正常工作时的电流为_____A，1s钟内产生的热量是______J，1s内有____J的电能转化为机械能。 
2、一个直流电动机所加电压为U，电流为 I，线圈内阻为 R，当它工作时，下述说法中错误的是 （    ） 
  A 电动机的输出功率为U2／R     B 电动机的发热功率为I2R 
  C 电动机的输出功率为IU- I2R   D 电动机的功率可写作IU= I2R= U2／R 
3、一台电阻为2Ω的电动机，接在110V电路中工作时，通过电动机的电流为10A，则这台电动机消耗的电功率为______  ，发热功率为______ ，转化成机械功率为______ ，电动机的效率为______。 
4、如图电路中，电阻R = 2Ω，电动机内阻r = 4Ω，电压UAB = 60 V，电压表示数为50V，则电动机消耗的电功率为        ，电动机输出的机械功率为       （电动机机械损耗不计）。 

 5、一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为 R。设通过它们的电流相同（电动机正常运转），则在相同的时间内，下述说法中不正确的是（          ）： 
 A．电炉和电动机产生的电热相等      B．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率     
C．电炉两端电压小于电动机两端电压  D．电炉和电动机两端电压相等 
6、一台电动机的输出功率是10kW，这表明该电动机工作时(       ).  
   (A)每秒消耗10kw电能     (B)每秒对外做10kw功    
   (C)每秒消耗10kJ电能     (D)每秒对外做10kJ功 
7、一台电动机的电阻为4Ω，在220V的额定电压下运行时，发热消耗的电功率为400W.若电动机工作5min，则电流做功________J. 
8、电动机的线圈阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是(    ).  
(A)电动机消耗的电能为UIt   (B)电动机消耗的电能为I2Rt 
(C)电动机线圈产生的热量为I2Rt  (D)电动机线圈产生的热量为U2t/R 
9、某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50千克，电路的电压是110伏，不计各处磨擦，当电动机以V=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I=5安，由此可知，电动机线圈的电阻R=             欧（g取10m/s2） 

10、如图1所示电路，当开关闭合时，电压表V1、V2的示数分别为10V和4V，已知电动机M的线圈电阻为1Ω，R是阻值为4Ω的定值电阻.下列结论正确的是(  ). 
A.R两端的电压为6V             B.通过电动机的电流为6A 
C.电阻R消耗的电功率为144W   D.电动机消耗的电功率为6W 

11、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。 
12、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。 
13、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)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？(2)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？ 

14.有一个直流电动机，把它接入0.2伏电压的电路中，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4安；若把电动机接入2.0伏电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0安，求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率多大？ 

15、如图所示，有一台提升重物用的直流电动机M，线圈的内阻为r=0.60Ω，与电动机串联的定值电阻阻值为R=10Ω，电路的路端为U=160V．图中理想电压表的示数为110V．求：⑴通过电动机的电流I是多大？⑵电动机的输入功率P是多大？⑶电动机的机械功率P /是多大？ 

   16、小莹组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图11（a）所示的电路中，                    
已知电源电压U＝3V，并保持不变，线圈电阻R＝1.5Ω，接通电路后，电动机正常转动，电流表读数I＝0.8A，已知电动机正常工作时的能量转化关系如图11（b）所示，摩擦不计，求： 
（1）电动机正常转动1min消耗的电能W和线圈产生的热量Q；   
（2）电动机输出的机械功率P；   
（3）电动机能量转换效率η． 

17、有一台“220 V，1OO W'’的洗衣机，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，已知这台电动机内的线圈阻值为2 欧，则这台洗衣机正常工作2 min消耗多少电能?电动机被卡死时，2 min产生多少热量?     

18、一台接在220V电压的电路中正常工作的电风扇，通过风扇电动机的电流为0.455A，测得风扇电动机线圈电阻为5Ω，试求 
（1）电风扇的输入功率多大？ 
（2）电风扇每分钟消耗电能多少？ 
（3）风扇的电动机每分钟产生的电热多少？产生机械能多少？   

19、如图所示的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=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0.4Ω，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? 

       图38 

20、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,求电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？     

21、一台小型电动机,电枢电阻为20欧,接在电压为120V的电源上,求:当输入电动机的电强度为多大时 ,电动机可得到最大的输出功率?最大输出功率为多少?    

含电动机电路的计算专题练习参考答案 
1.25,250,5250,;   2.AD;   3.1100W,200W,900W,82%;4.250W,150W;5.D;6.D;7.6.6 X105 
8.AC;9.4;14.1.5W,8W.  15.5A; 550W; 535W.  
16、(l）消耗的电能W＝UIt＝144J  线圈产生的热量Q＝I2Rt（l分）＝57.6J 
(2）机械能E＝W－Q＝86.4J    机械功率P＝(W-Q)/t＝1.44W 
(3)能量转化效率η＝×100%＝60％ 
17、 由于电动机正常工作功率P=100 W， 
所以电流2 min做的功 ：W=Pt=100 W x120 s=l. 2 ×l04 J. 
电动机卡死后，电能全部转化为机械能，电路中的电流：I=U/R=220V/2Ω=110A 所以可产生热量Q=I2Rt=(110A)2 x2 Ω x 120 s=2.9 xl06 J. 答案 ： 1．2 x 104 J；2．9 x 106 J 
19、  

20、不转时，对外不做功，纯内阻消耗R=U/I=0.2/0.4=0.5Ω正常时，总功率P=UI=2.0×1.0=2W发热功率=I×I×R=0.5W P输=2-0.5=1.5W（2）卡住时U不变，纯内阻消耗P=U×U/R=2*2/0.5=8W也即为发热功率8W 
21、IU=I2R+P出                       P出=-I2R+IU               
当  I=－U/2(－R)＝3(A)时  电动机有最大的输出功率    
电动机有最大的输出功率  P出＝-32×203×120＝180(W)
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