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5.電功和電熱 (1)電路中的功與能 能的轉化和守恒定律是自然界普遍適用的規律.電源是把其它能轉化為電能的裝置.內阻和用電器是電能轉化為熱能等其它形式能的裝置.如化學電池將化學能轉化成電能.而電路中發光燈泡是將電能轉化成光.熱能.如圖所示電路. 對于一個閉合電路.它的能量應該是守恒的.但又在不同形式間轉化.通過做功方式完成.在電源部分.非靜電力做正功W非=qE.將其它形式的能轉化成電能.而內阻上電流做功.將電能轉化成內能W內=qU′,在外電路部分.電流做功W外=qU.電能轉化成其它形式的能.可見.整個電路中的能量循環轉化.電源產生多少電能.電路就消耗多少.收支平衡.即:W非=W內+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.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內該用電器產生的熱量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.由于電能除了轉化為電熱以外還同時轉化為機械能或化學能等其它能.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.可以認為自由電子只以某一速率定向移動.電能沒有轉化為電子的動能.只轉化為內能. [例題3]如圖所示的電路中.電源電動勢E=6V.內電阻r=1Ω.M為一小電動機.其內部線圈的導線電阻RM=2Ω.R為一只保護電阻.R=3Ω.電動機正常運轉時.電壓表的示數為0.3V.求電動機得到的電功率和它轉動的機械功率. 本題的關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電轉化為兩部分:機械功率和電機導線內阻上的發熱功率.電動機轉化的機械功率為:P機=P電-I2RM=0.56W-0.12×2W=0.54W [例題4]某一電動機.當電壓U1=10V時帶不動負載.因此不轉動.這時電流為I1=2A.當電壓為U2=36V時能帶動負載正常運轉.這時電流為I2=1A.求這時電動機的機械功率是多大? 解:電動機不轉時可視為為純電阻.由歐姆定律得..這個電阻可認為是不變的.電動機正常轉動時.輸入的電功率為=36W.內部消耗的熱功率=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.故不可能都正常發光.A被排除. B圖中.由R=U2/P知RA<RB.當RA與變阻器R并聯后.該部分電阻更小.不可能與B同時正常發光.所以B被排除. C圖中.想讓A.B都正常發光.則兩個電燈上電壓都應為110V.即A與B和R并聯后的阻值相同.則A的功率與并聯部分的功率相同.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化為內能.而是根據具體情況轉化為其它各種形式的能. [例題6]來自質子源的質子.經一加速電壓為800kV的直線加速器加速.形成電流強度為1mA的細柱形質子流.已知質子電荷e=1.60×10-19C.這束質子流每秒打到靶上的質子數為 .假定分布在質子源到靶之間的加速電場是均勻的.在質子束中與質子源相距L和4L的兩處.各取一段極短的相等長度的質子流.其中的質子數分別為n1和n2.則n1∶n2= . 解:按定義..∴. 由于各處電流相同.設這段長度為l.其中的質子數為n個.則由和得.∴.而.∴.∴. 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

關于電功和電熱.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.當外電路有電動機或電解槽的情況下電流做的功將轉化為熱能與機械能或化學能,因此,電功大于電熱

 

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關于電功和電熱.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.當外電路有電動機或電解槽的情況下電流做的功將轉化為熱能與機械能或化學能,因此,電功大于電熱

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    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.當外電路有電動機或電解槽的情況下電流做的功將轉化為熱能與機械能或化學能,因此,電功大于電熱

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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.當外電路有電動機或電解槽的情況下電流做的功將轉化為熱能與機械能或化學能,因此,電功大于電熱

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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.當外電路有電動機或電解槽的情況下電流做的功將轉化為熱能與機械能或化學能,因此,電功大于電熱

 

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