纯电阻与非纯电阻电路
更新时间:2024-04-28 23:24:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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)
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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