非纯电阻电路公式如何选

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  非纯电阻电路(如电动机、电风扇等)中,电流除了发热以外,还对外做功,即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。下面向同学们介绍在这种情况下,如何选择功和功率的计算公式。
  例1 如图1是一电动机提升物体的示意图,电源电压为120 V。电动机将一个质量为50 kg的物体1秒内匀速上提0.9 m,电路中的电流为5 A。(g取10 N/kg)
  (1)求该电动机工作1 s所产生的电热。
  (2)求电动机线圈阻值。
  (3)当该重物上升到一定高度时,电动机的转子突然被卡住,为什么这种情况下电动机容易烧坏?
  解析:(1)由题意可知电动机1 s消耗的电能:W=UIt=120 V × 5 A × 1 s=600 J,消耗电能转化成的机械能对物体做功,所以转化成的机械能:W机=Gh=mgh=50 kg × 10 N/kg × 0.9 m=450 J,所以转化成的内能,即产生的电热:Q=W -W机=600 J - 450 J=150 J。
  (2)由Q=I2Rt可得,电动机线圈阻值:R=[QI2t=150 J(5 A)2×1 s]=6 Ω。
  (3)电动機被卡住时,电动机可看成是纯电阻电路,此时通过电动机的电流过大,电能全部转化为内能,导致电动机温度过高,容易烧坏。
  答案:(1)150 J (2)6 Ω (3)电动机被卡住时,电动机可看成是纯电阻电路,此时通过电动机的电流过大,电能全部转化为内能,导致电动机温度过高,容易烧坏
  例2 如图2为某型号电动机的铭牌,求:
  (1)此电动机的额定电流。
  (2)此电动机正常工作10 min所消耗的电能和由此转化为的机械能。
  解析:(1)由P=UI可得,电动机的额定电流:I额=[P额U额=44 W220 V]=0.2 A。
  (2)此电动机正常工作10 min所消耗的电能:W电=P额t=44 W × 600 s=2.64 × 104 J,这台电动机10 min内产生的热量:Q=I2Rt =(0.2 A)2 × 100 Ω × 600 s=2 400 J;转化为的机械能:W机=W电 - Q=2.64 × 104 J - 2 400 J=2.4 × 104 J。
  答案:(1)0.2 A (2)2.64 × 104 J 2.4 × 104 J
  总结:解答此类问题的关键是分析用电器的工作原理,明确其消耗的电能没有完全转化成内能,然后根据能量守恒分步求解。
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