细说纯电阻和非纯电阻电路的电热计算
当电流通过导体时,导体会放出热量(电能转化为内能),这种现象叫做电流的热效应。导体放出热量的多少可以利用焦耳定律(Q=I2Rt)来计算。很多同学容易将Q=I2Rt这个公式与电能公式W=I2Rt相混淆,下面王老师就把这两个公式的区别和电热的具体计算方法进行说明:
两个公式的来源不同
Q=I2Rt是英国物理学家焦耳通过数百次实验测定总结出的规律;
焦耳(1818-1889)
W=I2Rt是由公式W=UIt结合欧姆定律推导出的公式。
两种电路
(以下为初中阶段的知识层次)
从能量转化的角度可以把我们学过的电路分为两种:一种是将电能全部转化为内能的电路,称为纯电阻电路。如:电暖气、电饭锅、白炽灯、定值电阻等。在这种电路中,消耗的电能等于放出的热量(W=Q),欧姆定律成立,学过的所有计算电能的方法都可以用来计算电热。
纯电阻电路
另一种是将电能除转化为内能外,还会转化为其他形式的能量,称为非纯电阻电路。如:电动机(电能转化为内能和机械能)等。在这种电路中,消耗的电能不等于放出的热量(W>Q),欧姆定律不成立,计算电能和电热只能使用少数几个公式,而利用欧姆定律推导出的公式都不可用。
非纯电阻电路
例 题
一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V,线圈的电阻为2Ω,通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时,一秒钟消耗的电能为多少焦耳?产生的热量为多少焦耳?
大家看,题中电压为380V,电阻为2Ω,如果利用欧姆定律计算出的电流是190A,这与已知电流10A不相同,从侧面也说明在电动机这种非纯电阻电路中欧姆定律是不成立的。
本题答案如下:
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