5．電功和電熱 (1)電路中的功與能 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律.電源是把其它能轉(zhuǎn)化為電能的裝置.內(nèi)阻和用電器是電能轉(zhuǎn)化為熱能等其它形式能的裝置.如化學(xué)電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能.而電路中發(fā)光燈泡是將電能轉(zhuǎn)化成光.熱能.如圖所示電路. 對于一個閉合電路.它的能量應(yīng)該是守恒的.但又在不同形式間轉(zhuǎn)化.通過做功方式完成.在電源部分.非靜電力做正功W非=qE.將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能.而內(nèi)阻上電流做功.將電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能W內(nèi)=qU′,在外電路部分.電流做功W外=qU.電能轉(zhuǎn)化成其它形式的能.可見.整個電路中的能量循環(huán)轉(zhuǎn)化.電源產(chǎn)生多少電能.電路就消耗多少.收支平衡.即:W非=W內(nèi)+W外或qE=qU′+qU (2)電功與電熱 如圖所示.用電器兩端電壓U.電流I.時間t內(nèi).電流對用電器做功W=UIt,該用電器的電功率P=W/t=UI,若用電器電阻為R.時間t內(nèi)該用電器產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt,該用電器的熱功率P熱=Q/t=I2R. ①若電路為純電阻電路.電功等于電熱:W=Q=UIt=I 2R t=. ②若電路為非純電阻電路.由于電能除了轉(zhuǎn)化為電熱以外還同時轉(zhuǎn)化為機械能或化學(xué)能等其它能.所以電功必然大于電熱:W>Q.這時電功只能用W=UIt計算.電熱只能用Q=I 2Rt計算.兩式不能通用. 電功就是電場力做的功.因此是W=UIt,由焦耳定律.電熱Q=I2Rt.其微觀解釋是:電流通過金屬導(dǎo)體時.自由電子在加速運動過程中頻繁與正離子相碰.使離子的熱運動加劇.而電子速率減小.可以認(rèn)為自由電子只以某一速率定向移動.電能沒有轉(zhuǎn)化為電子的動能.只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能. [例題3]如圖所示的電路中.電源電動勢E=6V.內(nèi)電阻r=1Ω.M為一小電動機.其內(nèi)部線圈的導(dǎo)線電阻RM=2Ω.R為一只保護電阻.R=3Ω.電動機正常運轉(zhuǎn)時.電壓表的示數(shù)為0.3V.求電動機得到的電功率和它轉(zhuǎn)動的機械功率. 本題的關(guān)鍵是電路中有電動機.不是純電阻電路.因而歐姆定律不再適用.突破點是利用電壓表與R的阻值.求出電路中的電流.再求出各部分的電壓和功率. 解:由部分電路歐姆定律知:電路中電流I=Ubc/R=0.3/3=0.1A 由閉合電路歐姆定律知:Uab=E-Ir-Ubc=6V-0.1×1V-0.3V=5.6V 所以電動機得到的功率為電流對它做功的功率:P電=UabI=5.6×0.1W=0.56W 解答完畢后.可再讓學(xué)生求一下電動機的效率η以加深非電阻電路P電≠P熱的印象.P電轉(zhuǎn)化為兩部分:機械功率和電機導(dǎo)線內(nèi)阻上的發(fā)熱功率.電動機轉(zhuǎn)化的機械功率為:P機=P電-I2RM=0.56W-0.12×2W=0.54W [例題4]某一電動機.當(dāng)電壓U1=10V時帶不動負(fù)載.因此不轉(zhuǎn)動.這時電流為I1=2A.當(dāng)電壓為U2=36V時能帶動負(fù)載正常運轉(zhuǎn).這時電流為I2=1A.求這時電動機的機械功率是多大? 解:電動機不轉(zhuǎn)時可視為為純電阻.由歐姆定律得..這個電阻可認(rèn)為是不變的.電動機正常轉(zhuǎn)動時.輸入的電功率為=36W.內(nèi)部消耗的熱功率=5W.所以機械功率P=31W 由這道例題可知:電動機在啟動時電流較大.容易被燒壞,正常運轉(zhuǎn)時電流反而較小. [例題5]如圖所示.A.B兩燈泡額定電壓都為110V.額定功率PA=100W.PB=40W.接在220V電路上.欲使燈泡正常發(fā)光.且電路中消耗的功率最少.用以下哪種接法? 解:A圖中.由R=U2/P知.兩燈上電壓不能同時達到110V.故不可能都正常發(fā)光.A被排除. B圖中.由R=U2/P知RA＜RB.當(dāng)RA與變阻器R并聯(lián)后.該部分電阻更小.不可能與B同時正常發(fā)光.所以B被排除. C圖中.想讓A.B都正常發(fā)光.則兩個電燈上電壓都應(yīng)為110V.即A與B和R并聯(lián)后的阻值相同.則A的功率與并聯(lián)部分的功率相同.總功率為2PA=200W.同理.D圖中.R上分壓與A.B并聯(lián)部分相同.則兩部分電阻與電功率相同.所以總功率為2(PA+PB)=280W.選項C正確. 非純電阻電路中.電流做功也不再只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.而是根據(jù)具體情況轉(zhuǎn)化為其它各種形式的能. [例題6]來自質(zhì)子源的質(zhì)子.經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速.形成電流強度為1mA的細柱形質(zhì)子流.已知質(zhì)子電荷e=1.60×10-19C.這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為 .假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的.在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處.各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流.其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2.則n1∶n2= . 解:按定義..∴. 由于各處電流相同.設(shè)這段長度為l.其中的質(zhì)子數(shù)為n個.則由和得.∴.而.∴.∴. 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

關(guān)于電功和電熱．以下說法正確的是[　 　]

A．外電路電流做的功一定等于電熱   

B．外電路中電流所做的功一定大于電熱

C．只有在外電路是純電阻的情況下．電功才等于電熱

D．當(dāng)外電路有電動機或電解槽的情況下電流做的功將轉(zhuǎn)化為熱能與機械能或化學(xué)能，因此，電功大于電熱

 

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關(guān)于電功和電熱．以下說法正確的是                                                                      （    ）

       A．外電路電流做的功一定等于電熱

       B．外電路中電流所做的功一定大于電熱

       C．只有在外電路是純電阻的情況下．電功才等于電熱

       D．當(dāng)外電路有電動機或電解槽的情況下電流做的功將轉(zhuǎn)化為熱能與機械能或化學(xué)能，因此，電功大于電熱

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關(guān)于電功和電熱．以下說法正確的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （　 ）

　　　 A．外電路電流做的功一定等于電熱

　　　 B．外電路中電流所做的功一定大于電熱

　　　 C．只有在外電路是純電阻的情況下．電功才等于電熱

　　　 D．當(dāng)外電路有電動機或電解槽的情況下電流做的功將轉(zhuǎn)化為熱能與機械能或化學(xué)能，因此，電功大于電熱

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關(guān)于電功和電熱．以下說法正確的是[　 　]

A．外電路電流做的功一定等于電熱   

B．外電路中電流所做的功一定大于電熱

C．只有在外電路是純電阻的情況下．電功才等于電熱

D．當(dāng)外電路有電動機或電解槽的情況下電流做的功將轉(zhuǎn)化為熱能與機械能或化學(xué)能，因此，電功大于電熱

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關(guān)于電功和電熱．以下說法正確的是[　 　]

A．外電路電流做的功一定等于電熱   

B．外電路中電流所做的功一定大于電熱

C．只有在外電路是純電阻的情況下．電功才等于電熱

D．當(dāng)外電路有電動機或電解槽的情況下電流做的功將轉(zhuǎn)化為熱能與機械能或化學(xué)能，因此，電功大于電熱

 

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