田春陽

摘要：本文首先以電動(dòng)機(jī)為例指出非純電阻元件的特點(diǎn)，總結(jié)出電功、電功率、電熱、熱功率、輸出效率的計(jì)算公式后，以幾道例題總結(jié)出非純電阻電路問題的處理方法。

關(guān)鍵詞：純電阻；非純電阻；非純電阻電路；電功；電功率；電熱；熱功率

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2009)5(S)-0019-1

解決高中電功、電熱問題，首先應(yīng)判斷電路是純電阻電路還是非純電阻電路。若是非純電阻電路，關(guān)鍵要分清電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能，然后再選擇公式計(jì)算。

我們知道，電動(dòng)機(jī)、電風(fēng)扇等用電器正常工作時(shí)，所消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能Q，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能E機(jī)。其計(jì)算公式如下：電功W=UIt，電功率P電=UI，電熱Q=I2Rt，熱功率P熱=I2R。由能量守恒W=Q+E機(jī)，P電=P熱+P機(jī),即UI=I2R+P機(jī)，又可推出U＞IR，切記歐姆定律對(duì)非純電阻電路不適用，下面以例說明處理方法。

例1 一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2 V電壓的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4 A。若把電動(dòng)機(jī)接入2 V電壓的電路中電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1.0 A，求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大？如果在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？

分析與解答 當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，相當(dāng)于純電阻電路，歐姆定律成立；當(dāng)正常工作時(shí)，電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。設(shè)電動(dòng)機(jī)線圈電阻為R，則

R=U1I1=0.5 Ω,而

P電=U2I2=2 W，P熱=I22R=0.5 W，所以P機(jī)=P電-P熱=1.5 W。

若正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子被卡住，相當(dāng)于純電阻電路，P′熱=U22R=8 W。 ( 不能用P=I22R=0.5 W，此時(shí)電流已發(fā)生變化)。

例2 如圖1所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=14 V，內(nèi)阻r=1 Ω，燈L“2 V4 W”，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r璏=0.5 Ω。當(dāng)電阻箱電阻R=1 Ω時(shí)，電動(dòng)機(jī)、電燈均正常工作，求電動(dòng)機(jī)的電功率。

分析與解答 電動(dòng)機(jī)是非純電阻，歐姆定律不適用，但其電流一定與其串聯(lián)的用電器電流相等。對(duì)燈： I璍=P璍U璍=2 A。

對(duì)整個(gè)回路：E=U璍+U璏+U璕+U璻，

由E=I(R+r+R璍)+U璏，解得

U璏=8 V，所以P電=IU璏=16 W。

例3 如圖2所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=110V，電阻R1=21Ω，電動(dòng)機(jī)的電阻R0=0.5Ω，開關(guān)S1始終閉合。當(dāng)開關(guān)S2斷開時(shí)，電阻R1的電功率是525W；當(dāng)開關(guān)S2閉合時(shí)，電阻R1的電功率是336W，求

（1）電源的內(nèi)電阻。（2）當(dāng)開關(guān)S2閉合時(shí)，流過電源的電流和電動(dòng)機(jī)的輸出功率。

分析與解答 電動(dòng)機(jī)是非純電阻，歐姆定律不適用，但其電壓一定與其并聯(lián)的用電器的電壓相等。

（1）設(shè)S2斷開時(shí)，R1消耗的功率為P1，則

P1=（ER1+r)2R1，解得r=1 Ω。

(2)設(shè)S2閉合時(shí)，R1兩端的電壓為U，R1消耗的功率為P2，回路總電流為I,則

P2=U2R1，U=84 V。對(duì)閉合電路有E=U+Ir，I=26 A，I=I㏑1+I㏑0，I㏑0=22 A。

UI㏑0=I㏑02R0+P出，P出=1 606 W。

參考文獻(xiàn)：

曲一線.《五年高考三年模擬》.首都師范大學(xué)出版社.2008.6.(4).

(欄目編輯黃懋恩)