資源簡介

非純電阻電路
一、理解焦耳定律
焦耳定律是在大量實驗的基礎上總結得出的，它定量地描述了電能向內能轉化的規律。用公式表示，它適用于任何電路。
當電流所做的功全部用來產生熱量時，焦耳定律可以根據電功的公式和歐姆定律導出：。這里的條件是電流所做的功全部用于產生熱量，而電流做功全部轉化成熱的情況也只對純電阻電路才成立。所以上述導出公式只適用于純電阻電路。例如在電動機工作的電路中，加在電動機兩端的電壓是U，通過的電流是I，電動機的線圈也有一定的電阻R，此時電流做的功，而電流做的功并沒有全部轉化為熱，絕大部分轉化為機械能了，通過線圈電阻R的電流仍使線圈發熱，產生的熱量為，但此時，而是Q＜W，此時W＝Q＋機械能。
初中階段所研究的電路僅限于純電阻電路，如電燈、電爐、電烙鐵等電路。故W＝Q成立。所以我們用公式來計算的結果都一樣，在不同情況下選用不同的公式進行計算問題會更簡單
二、含電動機的電路
含電動機的電路（非純電阻電路）由于涉及電能轉化為機械能（或其他形式的能），電動機正常工作的電壓電流關系不再滿足，我們需要從能量守恒的角度去研究。
以電動機為例，電動機正常工作時的輸入功率（即電動機消耗的總功率）一部分轉化為電熱，一部分轉化為機械能輸出。根據能量守恒：

求電動機兩端的電壓U
求流過電動機的電流I
求電動機的內阻r
求電動機輸入功率，用電功率公式計算
求電動機內阻消耗的電熱功率，根據焦耳定律求出
注意：4、5中的兩個公式不能使用純電阻電路中的其他變形。
求出、之后，不難求出
舉一反三，如果已知、、中的任意兩個，則另一個可以通過解能量守恒方程求出。
例題講練：
例1.一個電動機的線圈電阻是4.4Ω，當把它接在220V電壓下工作10min。已知：通過線圈的電流是5A,這時電動機做功____J， 線圈產生的熱量是_____J。
例2、某電動機線圈電阻為1Ω，接在220V的直流電壓下，工作電流為1A，則電動機消耗的電功率為_____W；發熱損耗的電功率為____ W ；轉化為機械能的功率為____ W。

例3.某同學的玩具電動車上有一微型直流電動機。從消耗電能方面看，其內部可等效為如圖所示的電路。當電動機不轉動時，相當于開關S置于“1”；當電動機正常工作時，相當于開關S置于“2”。電阻R1為線圈電阻，它的功率為發熱功率；電動機對外做功的功率可用電阻R2的功率代替。
當給它加0.3V電壓時，電動機不轉，電路中的電流為0.3A，求電阻R1的阻值；
當給它加3V的電壓時，電動機正常工作時，電路中的電流為0.4A。求電動機的發熱功率及對外做的功率。
當給它加3V的電壓而電動機被卡住（電機不轉）時，求發熱功率。
比較（2）、（3）兩個發熱功率，你認為電動機正常工作時若被卡住，對電動機會產生什么危害。







例4.物理實驗室有一個微型電動機，銘牌上標有“12V3W”的字樣。興趣小組的同學想讓這個電動機正常工作，但手邊只有一個電壓恒為18V的電源，于是他們找來一個阻值合適的電阻R與之串聯后接入電路（如圖14所示），使小電動機剛好正常工作。
? ? 求：（1）小電動機正常工作時的電流；
? ? ? ?（2）整個電路在1分鐘的時間內消耗的總電能；
? ? ? ?（3）小電動機正常工作時，電阻R消耗的電功率。










跟蹤訓練：

1．“220V、5．5kW”的電動機，線圈電阻為0．4Ω，它在正常工作時的電流為__ _ ___A，1s鐘內產生的熱量是__ ____J，1s內有___ ___J的電能轉化為機械能。

2．一個直流電動機所加電壓為U，電流為 I，線圈內阻為 R，當它工作時，下述說法中錯誤的是 （ ）
A 電動機的輸出功率為U2／R B 電動機的發熱功率為I2R
C 電動機的輸出功率為IU- I2R D 電動機的功率可寫作IU= I2R= U2／R

3．一臺電阻為2Ω的電動機，接在110V電路中工作時，通過電動機的電流為10A，則這臺電動機消耗的電功率為______ ，發熱功率為______ ，轉化成機械功率為______ ，電動機的效率為______。

4．如圖電路中，電阻R = 2Ω，電動機內阻r = 4Ω，電壓UAB = 60 V，電壓表示數為50V，則電動機消耗的電功率為 ，電動機輸出的機械功率為 （電動機機械損耗不計）。

5．一只電爐的電阻絲和一臺電動機線圈電阻相同，都為 R。設通過它們的電流相同（電動機正常運轉），則在相同的時間內，下述說法中不正確的是（ ）：
A．電爐和電動機產生的電熱相等
B．電動機消耗的功率大于電爐消耗的功率
C．電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓
D．電爐和電動機兩端電壓相等
6.一臺電動機的輸出功率是10kW，這表明該電動機工作時( ).
(A)每秒消耗10kw電能 (B)每秒對外做10kw功
(C)每秒消耗10kJ電能 (D)每秒對外做10kJ功
7.一臺電動機的電阻為4Ω，在220V的額定電壓下運行時，發熱消耗的電功率為400W.若電動機工作5min，則電流做功_____ ___J.
8.電動機的線圈阻值為R，電動機正常工作時，兩端的電壓為U，通過的電流為I，工作時間為t，下列說法中正確的是( ).
(A)電動機消耗的電能為UIt (B)電動機消耗的電能為I2Rt
(C)電動機線圈產生的熱量為I2Rt (D)電動機線圈產生的熱量為U2t/R

9. 某一用直流電動機提升重物的裝置，如圖所示，重物的質量m=50千克，電路的電壓是110伏，不計各處磨擦，當電動機以V=0.9m/s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流強度I=5安，由此可知，電動機線圈的電阻R= 歐（g取10m/s2）

10.有一個直流電動機，把它接入0.2伏電壓的電路中，電機不轉，測得流過電動機的電流是0.4安；若把電動機接入2.0伏電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是1.0安，求電動機正常工作時的輸出功率多大？如果在電動機正常工作時，轉子突然被卡住，電動機的發熱功率多大？



11.如圖所示，有一臺提升重物用的直流電動機M，線圈的內阻為r=0.60Ω，與電動機串聯的定值電阻阻值為R=10Ω，電路的路端為U=160V．圖中理想電壓表的示數為110V．求：⑴通過電動機的電流I是多大？⑵電動機的輸入功率P是多大？⑶電動機的機械功率P /是多大？






12、某商場安裝了一臺傾角為30℃的自動扶梯，該扶梯在電壓為380V的電動機帶動下以0.4m/s的恒定速度向斜上方移動，電動機的最大輸出功率為4.9kW，不載人時測得電動機中的電流為5A。
（1）自動扶梯不載人時，電動機的功率是多少？（2）電動機最大的有用功率是多少？
（3）若載入時扶梯的移動速度和不載人時相同，則這臺自動扶梯可同時乘載的最多人數為多少？（設人的平均質量為60kg，g=10N/kg）







13、如圖所示利用小型發電機給工廠中的電動機和燈泡供電，發電機的輸出功率為1ＫＷ，輸電電壓為２５０Ｖ，發電機與工廠之間距離為為400ｍ，發電機與工廠之間兩根輸電導線總電阻為7.５Ω，其它導線電阻忽略不計，在該電路中燈泡的實際功率為110W，電動機線圈電阻4Ω。試求：
（1）輸電效率為多少？
（2）電動機的電功率以及輸出功率。







V


M

U=160V

R

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