非純電阻電路公式如何選

王艷俠

非純電阻電路（如電動機(jī)、電風(fēng)扇等）中，電流除了發(fā)熱以外，還對外做功，即電能一部分轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能，一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能。下面向同學(xué)們介紹在這種情況下，如何選擇功和功率的計(jì)算公式。

例1 如圖1是一電動機(jī)提升物體的示意圖，電源電壓為120 V。電動機(jī)將一個質(zhì)量為50 kg的物體1秒內(nèi)勻速上提0.9 m，電路中的電流為5 A。（g取10 N/kg）

（1）求該電動機(jī)工作1 s所產(chǎn)生的電熱。

（2）求電動機(jī)線圈阻值。

（3）當(dāng)該重物上升到一定高度時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子突然被卡住，為什么這種情況下電動機(jī)容易燒壞？

解析：（1）由題意可知電動機(jī)1 s消耗的電能：W=UIt=120 V × 5 A × 1 s=600 J，消耗電能轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能對物體做功，所以轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能：W機(jī)=Gh=mgh=50 kg × 10 N/kg × 0.9 m=450 J，所以轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能，即產(chǎn)生的電熱：Q=W -W機(jī)=600 J - 450 J=150 J。

（2）由Q=I2Rt可得，電動機(jī)線圈阻值：R=[QI2t=150 J（5 A）2×1 s]=6 Ω。

（3）電動機(jī)被卡住時，電動機(jī)可看成是純電阻電路，此時通過電動機(jī)的電流過大，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致電動機(jī)溫度過高，容易燒壞。

答案：（1）150 J （2）6 Ω （3）電動機(jī)被卡住時，電動機(jī)可看成是純電阻電路，此時通過電動機(jī)的電流過大，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致電動機(jī)溫度過高，容易燒壞

例2 如圖2為某型號電動機(jī)的銘牌，求：

（1）此電動機(jī)的額定電流。

（2）此電動機(jī)正常工作10 min所消耗的電能和由此轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能。

解析：（1）由P=UI可得，電動機(jī)的額定電流：I額=[P額U額=44 W220 V]=0.2 A。

（2）此電動機(jī)正常工作10 min所消耗的電能：W電=P額t=44 W × 600 s=2.64 × 104 J，這臺電動機(jī)10 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt =（0.2 A）2 × 100 Ω × 600 s=2 400 J;轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能：W機(jī)=W電 - 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

總結(jié)：解答此類問題的關(guān)鍵是分析用電器的工作原理，明確其消耗的電能沒有完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，然后根據(jù)能量守恒分步求解。