第7讲 电功和电热.doc

第7讲 电功和电热一基础知识1概念电功：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，叫电功。通常也说成是电流对电路所做的功。表达式为 ，国际单位为 。电流对某段电路所做的电功，等于电路所消耗的 电热：电流通过导体时所产生的热量，称为电热。表达式为 ，国际单位为 。某段电路所产生的电热，等于该电路将电能转化为 的值。焦耳定律：电流通过电路所产生的热量，与 的平方成 ；与 成正比；与 成正比。电功率：表征电流做功的 ，其定义式为 ，国际单位为 。2电功和电热的关系纯电阻电路与非纯电阻电路的区别：纯电阻电路（如电热器）：（1）满足欧姆定律U=IR （2）将电能 转化为内能非纯电阻电路（如电动机）：（1）不满足欧姆定律 UIR （2）将电能 转化为内能对纯电阻电路，消耗了多少电能，就一定会产生多少电热，因此电功 电热。电功、电热关系式W=Q= = = 电功率、热功率关系式P=PQ= = = 对非纯电阻电路，消耗了多少电能，只有一部分转化为电热，因此电功 电热。电功W= ，电热Q= 电功率P= ，热功率PQ= 二典型例题例1 已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？L1 L2 L1 L2 L1 L2 L1R R R L2RA. B. C. D. 解：A、C两图中灯泡不能正常发光。B、D中两灯泡都能正常发光，它们的特点是左右两部分的电流、电压都相同，因此消耗的电功率一定相等。可以直接看出：B图总功率为200W，D图总功率为320W，所以选B。例2 某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得，这个电阻可认为是不变的。电动机正常转动时，输入的电功率为P电=U2I2=36W，内部消耗的热功率P热=5W，所以机械功率P=31W例3如图所示，直流电动机与可变电阻并联，路端电压U恒定，调节使两个支路中的电流强度相等，则可知（ CD ）A两个支路中的电阻相等B两支路两端的电流相等C两支路两端的电压相等D两支路消耗的电功率相等分析：电动机属非纯电阻电路，不满足欧姆定律，故两支路电阻不相等。由于并联电路电压相等，由P=UI可知，两支路消耗的电功率相等。例4.某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，求电动机的线圈电阻大小（取g=10m/s2）解：电动机输出的机械功率P机=mgv=450w电动机消耗的电功率P=UI=550w则电动机发热功率PQ=P-P机=100w由PQ=I2r可求得电动机的线圈电阻r=4三练习一选择题 1.一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2.电动机的电枢阻值为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/R3.某品牌电动自行车的铭牌如下:车型:20寸(车轮直径:508mm)电池规格:36V，12Ah(蓄电池)整车质量:40kg额定转速:210rmin外形尺寸:L1800mmW650mmH1100mm充电时间:28h电机:后轮驱动、直流永磁式电机额定工作电压电流:36V5A根据此铭牌中的有关数据，可知该车的额定时速约为(). (A)15kmh(B)18kmh(C)20kmh(D)25kmh4.如图所示，电阻R1=20，电动机的绕组R2=10.当电键S断开时，电流表的示数是0.5A，当电键S闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率应是().(A)I=1.5A(B)I1.5A(C)P=15W(D)P15W5.如图所示电路中，各灯额定电压和额定功率分别是:A灯“10V，10W，B灯60V，60W”，c灯40V，40W，D灯30V，30W.在a、b两端加上电压后，四个灯都能发光.比较各灯消耗功率的大小，正确的是().(A)PBPDPAPC(B)PBPAPDPC(C)PBPDPCPA(D)PAPCPDPB6.家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的用电器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，因此，PTC元件具有发热、控温双重功能.对此，下列判断中正确的组合是().(A)通电后，其电功率先增大后减小(B)通电后，其电功率先减小后增大(C)当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1或T2不变(D)当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1T2的某一值不变7.两只额定电压均为110V的灯泡A和B，额定功率分别为100W和40w，为了使它们接到220V电源上能止常发光，同时电路消耗的电功率义最小，如图所示电路中最合理的是图()8.把R1=8、R2=2两个电阻中联到电路中，要使两个电阻消耗的电功率相同，下列方法中可行的是() (A)给R1并联一个阻值为8/3的电阻(B)给R1并联一个阻值为8的电阻(C)给R2串联一个6的电阻(D)给R2并联一个6的电阻9.如图所示，A、B两端的电压U一定，电阻R先接在A、B两端，消耗功率为9W.再将电阻R接在较远的C、D两端，消耗功率为4W.在后一种情况下，输电导线AC、BD共消耗功率为().(A)2W(B)3W(C)4W(D)5W10.如图所示，电路中每个电阻的阻值都相同，额定功率也相同.当电压U升高时，先烧坏的电阻应是().(A)R1和R2(B)R3(C)R4(D)R511.用两个不同的电热丝烧开水，不计热量损失，单独用第一个烧，用时他t1，单独用第二个烧同样的水，用时t2.如果把两电热丝串联使用一同烧同样的水，接在相同电压下烧同样的水所用时间为().(A)t1t2(B)(C)(D)12.有一电热器，额定电压为220V，额定功率为1000W.现要把它改装一下，用在电压为110V的电路中，若要使它消耗的功率仍为1000W.下面做法中正确的是().(A)将电热器中的电热丝截去一半(B)将电热器中的电热丝截去3/4，只留下1/4(C)在电热器中再并联一根与原来相同的电热丝(D)将电热器小的电热丝等分成两段，再并联起来二填空题13.三个标有100，4W”、“12.5，8W”、“90，10W字样的电阻，当它们串联时允许加的最大总电压是_V，并联时允许通过的最大总电流是_A.14.某同学在家中测算电冰箱的月耗电量，他将家中其他用电器断开，只使用电冰箱，观察电能表转动情况.测得冰箱致冷时，转盘每12s转一转；冰箱保温时，转盘每120s转一转.电能表上标明“2000r(kWh)”.该同学还测得冰箱每小时致冷10min，保温50min.每月按30d(天)汁.则该冰箱月耗电为_(kWh)(度).三计算题15.一个灯泡L，标有6V，12W字样，一台直流电动机D，其线圈电阻为2，把L与D并联，当电动机正常丁作时，灯泡也正常发光.把L与D串联，当电动机正常工作时，灯泡的实际功率是额定功率的3/4.求这台电动机正常工作时转化为机械能的功率(假定灯泡电阻保持不变).16.把灯L1，接到一个电压恒定的电源上，L1的电功率是100W.如果把它与另一个灯L2.串联起来再接到电源上，L2的电功率是9W.问此时灯L1的功率是多少(假定灯泡的电阻恒定不变)?17.如图所示，a、b两端接到电压恒定的电源上，如果c、d两端接一电压表，示数为60V；如接一电流表，示数为3A；如果在c、d间接一电阻R3，则三个电阻消耗的功率相等.求R1、R2、