【高中物理】非纯电阻电路及其电功率的简便转化方法
高中物理最易错系列： 纯电阻电路和非纯电阻电路
纯电阻电路和非纯电阻电路(选修3—1第二章：恒定电流的第五节焦耳定律）★★★○○1、纯电路电路：电流做的功都用来转化为热能的电路;即W=Q。
2、非纯电阻电路：电流做的功不都用来转化为热能的电路；即W≠Q,而是W>Q.3、两种电路的比较:1、解非纯电阻电路问题时的“四大注意”（1）无论是纯电阻还是非纯电阻，电功均为W＝UIt,电热均为Q＝I2Rt.（2）处理非纯电阻的计算问题时,要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解。
（3)非纯电阻在一定条件下可当作纯电阻处理，如电动机卡住不转时即为纯电阻。
（4)若电路中,为电动机与纯电阻串联。
在求电动机电压和电流时，不能对电动机应用欧姆定律，应对其他纯电阻元件分析，间接得到电动机电压和电流。
2、易错点在于忽视非纯电阻电路的特点，把两种电路当做一种电路来分析,认为欧姆定律都是适用的。
（多选）如图4所示电路，电源电动势为E，内阻为r.当开关S 闭合后,小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。
已知指示灯L的电阻为R0，额定电流为I,电动机M的线圈电阻为R，则下列说法中正确的是A．电动机的额定电压为I RB．电动机的输出功率为IE—I2RC．电源的输出功率为IE—I2rD．整个电路的热功率为I2（R0 +R + r）【答案】CD1、（多选）(河北省石家庄市鹿泉一中2016-2017学年高二10月月考）理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动。
电热丝给空气加热，得到热风把人的头发吹干。
设电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝电阻R2串联，接到电源上，电吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的电功率为P,下列关系式中正确的是（)A. IU>PB. P＝I2（R1＋R2)C. UI＝PD. P>I2(R1＋R2)【答案】CD【精细解读】整个电吹风消耗的电功率P＝UI,故A错误，C正确;发热的功率P热＝I2（R1＋R2），由能量守恒知，P〉P热＝I2（R1＋R2），故B错误，D正确。
高中物理必修三电路中的能量转化
思考；以下用电器工作时是将什么能转化为什么能？
电能转化为内能
电能转化为化学能
如何判断有多少电能转化为其他形式的能？
功是能转化的量度，电流做的功是电能转化的量度
观察探究：如图所示，电路中电流为I，通电时间为t，那么在这段时间内通过这段电路任一截面的电荷量是多少？如果这段电路两端的电势差是U，静电力做的功是多少？
一、电功
(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的________和 通电时间t三者的乘积。 (2)公式：W＝IUt（普适） (3)单位：________，符号为J。 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“________”，1 kW·h＝____________ J。（4）实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。（5）意义：电功是电能转化为其他形式的能的量度． 电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。 电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。
图7
√
√
6.一个直流电动机,线圈电阻是0.5 Ω,当它两端所加电压为6 V时,通过电动机的电流是2 A。由此可知( )A.电动机消耗的电功率为10 WB.电动机发热的功率为10 WC.电动机输出的机械功率为10 WD.电动机的工作效率为20%
C
小结
电流的二次方
电阻
通电时间
I2Rt
单位时间
I2R
发热快慢
1.两种电路
(1)纯电阻电路：①定义：只含有纯电阻元件的电路称为纯电阻电路。②特点：以产热为目的，电能全部转化为导体的内能。③规律：(2)非纯电阻电路：①定义：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。②特点：不是以产热为目的，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能。③规律：特别提醒：欧姆定律 只适用于纯电阻电路
(完整版)中考物理-纯电阻与非纯电阻电路
纯电阻电路与非纯电阻电路纯电阻电路就是在通电的状态下，只发热的电路，即通电状态下电能全部转化为电路电阻的内能，不对外做功。
纯电阻电路中只有电阻、电源、导线，电能不能转化为热能以外的能量形式。
例如：电灯，电烙铁，熨斗，等等，他们只是发热。
它们都是纯电阻电路。
但是，发动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，所以这些是非纯电阻电路。
非纯电阻电路中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，如发动机，电扇等，一部分电能就要转化为机械能。
①在纯电阻电路(如白炽灯、电炉、电饭锅、电烙铁、电热毯、电熨斗、转子被卡住的电动机等电路)中，电功等于电热，即W＝Q＝Pt＝UIt＝I²Rt＝U² t /R②在非纯电阻电路(含有电动机、电风扇、电冰箱、电磁炉、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等)中消耗的电能除转化成内能外，还有一部分转化成机械能(如电动机)或化学能(如电解槽)，即：电动机：W＝E机械＋Q(UIt＝E机械＋I²Rt)电解槽：W＝E化学＋Q (UIt＝E化学＋I²Rt)此时：W>Q (UIt>I²Rt)在非纯电阻电路中，U²t/R既不能表示电功，也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立．（2）电功率与热功率①在纯电阻电路中，电功率等于热功率，即P＝UI＝I²R＝U²/R②在非纯电阻电路中，电功率包含热功率，P＝UI为电功率，P′＝I²R为热功率，有P>P′.特别提醒：不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能．只有在电动机转动时为非纯电阻电路，U>IR，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能．。
高中物理必修三 讲解讲义 13 A电路中的能量转化 基础版
电路中的能量转化知识点：电路中的能量转化一、电功和电功率 1．电功(1)电功是指电路中静电力对定向移动的电荷所做的功，电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程．(2)电功的计算公式：W ＝UIt . 单位：焦耳，符号为J.常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h ＝3.6×106 J. 2．电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比． (2)公式：P ＝Wt ＝UI .(3)单位：瓦特，符号为W. (4)意义：表示电流做功的快慢． 二、焦耳定律 1．焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比．(2)表达式：Q ＝I 2Rt . 2．热功率(1)定义：单位时间内的发热量称为热功率． (2)表达式：P 热＝I 2R .(3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量． 三、电路中的能量转化从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能，即P 电＝P 机＋P 损，其中P 电＝UI ，P 损＝I 2R .技巧点拨一、电功和电热1．电功和电功率W ＝UIt 是电功的计算式，P ＝UI 是电功率的计算式，适用于任何电路． 2．电热和热功率Q ＝I 2Rt 是电热的计算式，P 热＝I 2R 是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率．3．串、并联电路的功率分配关系(1)串联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成正比，即P 1R 1＝P 2R 2＝…＝P nR n＝I 2.(2)并联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成反比，即P 1R 1＝P 2R 2＝…＝P n R n ＝U 2. (3)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和． 4．额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫作额定功率．当用电器两端电压达到额定电压U 额时，电流达到额定电流I 额，电功率也达到额定功率P 额．且P 额＝U 额I 额．(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率．为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率． 二、电路中的能量转化 1．纯电阻电路与非纯电阻电路(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能．(2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能．例如电动机P 总＝P 出＋P 热．2．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较W ＝Q W ＝Q ＋E例题精练1．（如皋市月考）一台电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I.已知电动机线圈的电阻为R，则电动机（）A．消耗的功率为I2R B．消耗的功率为C．发热的功率为I 2R D．输出的功率为UI2．（长寿区校级模拟）如图所示，理想变压器的原线圈接有频率为f，电压为U的交流电，副线圈接有光敏电阻R1（光照增强时，光敏电阻阻值减小）、用电器R2，下列说法正确的是（）A．当仅将光照增强时，变压器的输入功率减小B．当仅将f减小时，变压器的输入功率减小C．当仅将U增大时，用电器消耗的功率减小D．当仅将滑动触头P向上滑动时，用电器消耗的功率减小随堂练习1．（浙江期末）如图所示的充电宝，额定容量是由制造商标定的从充电宝可输出容量。
对非纯电阻电路而言,功率间的关系？
对非纯电阻电路而言，功率间的关系？在学习高中物理的时候往往会遇到很多关于物理问题，上课觉着什幺都懂了，可等到做题目时又无从下手。
以至于对于一些意志薄弱、学习方法不对的同学就很难再坚持下来。
过早的对物理没了兴趣，伤害了到高中的学习信心。
收集整理下面的这几个问题，是一些同学们的学习疑问，小编做一个统一的回复，有同样问题的同学，可以仔细看一下。
【问：对非纯电阻电路而言，功率间的关系？】答：用电动机来举例子做说明。
电动机消耗的功率是电功率，p总=ui；输出的功率有两部分，一部分是机械功率，p机；其余就是机器自身发热耗损，热功率p热=i2*r；功率之间关系为p总=p机+p 热；电压要用p总=ui计算，i不能用欧姆定律计算。
【问：地球同步卫星有何特点？】答：围绕地球做匀速圆周运动的地球同步卫星轨迹与赤道同面，与地心的距离r为是一个固定值，运行周期是24小时，与地球自转同步，从地球上来看，某个人造地球同步卫星永远在赤道上某个点的上方。
【问：平抛运动怎幺分解？】答：平抛运动可视为以下两个运动的合运动：（1）物体在水平方向上不受外力，由于惯性而做初速度不变的匀速直线运动；（2）物体在竖直方向上初速度为零，只在重力作用而做自由落体运动。
这两个分运动各自独立，一般都是将平抛分解为这两种运动进行分析。
【问：什幺是电容？】答：电容器指的是其容纳电荷的本领，常用字母c表示。
相关的公式有两个，计算公式c=q/u；决定式c=es/4πkd；任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都能够构成一个电容器。
【问：考前如何突击复习物理？】答：物理试卷的难度主要是命题综合，建议同学们考前把知识点梳理清晰，打开教材，翻到目录页，根据目录的提示，把所有知识默默过一遍。
这样，你就立刻清楚哪些知识没有掌握牢了。
此外，就是要把彼此能够联系命题的。
高中物理电路的简化的方法
高中物理电路的简化的方法？[ 标签：高中物理,电路]解决时间:2009-09-26 00:33满意答案好评率：66%1、节点法就是标出所有的连接点（电路元件左右两端），用导线直接连在一起的算一个连接点，用同一个字符来标示，然后画出串、并联关系非常明确的等效电路图，再进行简化。
2、局部化简法从局部入手，找出其中的串联、并联部分。
例，某段电路有R1、R2两个电阻串联，又与R3并联。
则把R1、R2这两个电阻去掉，换成一个电阻，记为R12，连入原图中。
然后把R12和R3都去掉，换成一个电阻，记为R(12)/3连入原图中。
你会发现这样下去，电路图越来越简单，并且看你自己标记的电阻符号，你就知道其关系了。
如果1、2两电阻串联，3、4两电阻串联，然后再并上。
记为R(12)/(34)如2、3并联，前串1、后串4，记为R1(2/3)4求高中物理电路图简化方法2009-1-23 13:52浏览次数：1426次2009-1-23 13:55最佳答案:1、元件的等效处理，理想电压表－－开路、理想电流表－－短路；2、电流流向分析法：从电源一极出法，依次画出电流的分合情况。
注意：○1有分的情况，要画完一路再开始第二路，不要遗漏。
○2一般先画干路，再画支路。
3、等势点分析法：先分析电路中各点电势的高低关系，再依各点电势高低关系依次排列，等电势的点画在一起，再将各元件依次接入相应各点，就能看出电路结构了。
4、弄清结构后，再分析各电表测量的是什么元件的电流或电压。
说明：2、3两点往往是结合起来用的。
这是我复制来的，多做些题目仔细体会一下高中物理串联、并联电路的简化来源:4221学习网整理| 作者:未知| 本文已影响683 人在我们平常所遇到的串联、并联电路问题中，最头痛的莫过于碰到一个复杂的电路而不知如何下手。
其实，对于物理中的复杂电路计算，可采取简化电路的方法，化为几个简单的问题进行解决。
简化电路的原则是根据题目提出的要求，取消被短路与开路的器件，保留通路的器件，从而简化出其等效电路。
纯电阻电路和非纯电阻电路
W=UIt=220V×5A×600s=6.6×105；求电流产生 的热量只能用Q=I2Rt=(5A)2×4.4Ω×600s=6.6×104J
。 【点评】电动机是将电能转化为机械能的机器，其中只有部分能量消耗 在线圈发热上，是一个非纯电阻电路，计算电流做功只能用W=UIt， 计算电热只能用Q=I2Rt。
2．电功率 同样道理，由P=UI和I=可推导得到P=I2R和P=，而 P=I2R和P=U2/R也只适用于纯电阻电路，即P=UI适用 于所有电路，P=I2R和P=U2/R只适用于纯电阻电路。 3．电热 由焦耳定律公式Q=I2Rt和I=U/R可推导得到Q=UIt和 Q=U2t /R，很明显Q=UIt和Q= U2t /R只对纯电阻电路适用， 即Q=I2Rt适用于所有电路，Q=UIt和Q= U2t /R只适用于纯 电阻电路。 以电动机为例，同学们在遇到非纯电阻电路时，可牢 记以下公式，解答所消耗的电能和产生的热能。电动机工 作时所消耗的电能大部分转化为机械能，一小部分才转化 为热能。
从能量转化的角度看，纯电阻电路是将电能全部转化 为热能，即电功等于电热。例如：日常生活中的白炽灯、 电炉子、电饭锅等纯电阻电路工作时W=Q。 而非纯电阻电路是电流做功将电能主要转化为其他形 式的能量，但还有一部分电能转化为了热能，此时电功大 于电热。例如：在电动机转动、电铃、蓄电池(充电)等.这 些非纯电阻的电路中W>Q。 一、公式分析 1．电功 由W=UIt和欧姆定律I=U/R,可推导得到W=I2Rt和W= U2I/t，但欧姆定律公式I=U/R只适用于纯电阻电路，所以 W=I2Rt和W=UIt只对纯电阻电路适用，即W=UIt适用于 所有电路，W=I2Rt和W=UIt只适用于纯电阻电路。
例2．某电动机线圈电阻为1Ω，接在220V的直流电压下，工 作电流为1A，则电动机消耗的电功率为_____W；发热损 耗的电功率为____ W ；转化为机械能的功率为____ W。 解析： 电动机消耗的电功率为总功率P总=UI=220V×1A= 220W； 发热损耗的电功率 P热= I2 R=(1A）2×1Ω=1W ； 转化为机械能的功率为 P机 = P总 – P热 =220W - 1W = 219W 【点评】在非纯电阻电路中计算电功率的三个公式P = UI 、 P = I2 R、P=U2/R不能等效互换，其中公式P = UI可计算 电动机消耗的总功率；P = I2 R只能计算发热损耗的电功 率；转化为机械能的功率可用电动机消耗的总功率减去发 热损耗的电功率即可。
非纯电阻电路功和功率的计算
欧姆定律不适用。
纯电阻 非纯电阻
• （2011·杭州）在计算电动机工作时所消耗 的电功率时，小杰和小施产生了不同意见 。小杰利用公式 P=IU 计算电动机所消耗 的电功率，小施利用 P=I2R 来计算电动机 所消耗的电功率。（已知：电动机线圈电 阻为 R ，电动机工作时两端的电压为 U ，通过电动机的电流强度为 I ）
（1）请你判断这两位同学计算电动机所消耗的电功 率的方法是否正确，并说明理由。
（2）求这台电动机在时间t内，电动机线圈产生的 热量。
（3）求电动机在时间t内所做的机械功。
• 某电动机的额定电压是220V,它正常工作时 的电流为1.5A,电动机线圈电阻为4Ω,若此 电动机工作300s,那么它所消耗的电能及产 生的热量分别是?
(2)当V示数为3V时，电动机正常转动，此时A示数 为1A。求电动机的发热功率及对外做功的机械功 率。
• 用手按住玩具电动机的转子，不让它转动 ，这时与电动机并联的电压表读数为3V， 与电动机串联的电流表读数为6A．松手后 ，电动机正常转动，此时电流表读数为1A ．这台电动机正常转动时，每秒钟有____J 的电能转变为机械能．
• 电功，电功率的定义式 • W=UIt P=UI • 焦耳定律（计算热量/内能/热功/热功率） • Q=I2Rt P热=I2R • 机械功/功率（根据能量转化） • W机械=UIt-I2Rt P机械=UI-I2R
中考命题方向
• 题型：填空题 小计算题
• 考点： 公式的选择和计算 公式的变形及解方程 “电动机不转”类问题 电路中的综合分析类问题
• 电动机工作时两端电压为U，电流为I，电 动机线圈的电阻为R，则该电动机工作时输
出的最大机械功率为（ c ）
电路中的能量转化(教师版)-高二物理同步精品讲义(人教2019必修第三册)
12.1 电路中的能量转化 【物理核心素养】物理观念：焦耳定律是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，能量观念科学思维：通过对电动机电路的探究，提高学生的分析论证能力，在教学中培养学生归纳、总结的科学思维方法．科学探究：通过分组实验，培养学生主动观察、分析和总结的能力．科学态度与责任：通过本节教学，让学生体会到探索自然规律的科学态度。
【教学重难点】教学重点：电功概念的建立和理解教学难点：分析非纯电阻电路（例如电动机）能量的转化关系、区分电功和电热。
知识点一、1．电功和电功率W ＝UIt 是电功的计算式，P ＝UI 是电功率的计算式，适用于任何电路．2．电热和热功率Q ＝I 2Rt 是电热的计算式，P 热＝I 2R 是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率．3．电功和电热的关系(1)在纯电阻电路中：①电功和电热相等，W ＝Q ＝UIt ＝U 2R t ＝I 2Rt ；①电功率和热功率相等，P 电＝P 热＝UI ＝I 2R ＝U 2R ；①欧姆定律成立：由UIt ＝I 2Rt 得：I ＝UR .(2)在非纯电阻电路中：①电功大于电热，W ＝Q ＋W 其他，电功只能用W ＝UIt 计算，电功率只能用P ＝UI 计算；①电热只能用Q ＝I 2Rt 计算，热功率只能用P ＝I 2R 计算；①欧姆定律不成立，由UIt >I 2Rt 得：U >IR .【经典例题1】如图是额定电压均为220V 的灯泡L 1和L 2的U －I 图像。
下列分析不正确的是（ ）A ．当L 1两端的电压为100V 时，其实际功率为20WB ．当通过L 2的电流为0.45A 时，其1min 消耗的电能为4320JC ．将L 1、L 2串联，若L 1两端的电压为40V ，则L 2的功率为8WD ．将L 1、L 2并联，若通过L 2的电流为0.5A ，则L 1的功率为66W【答案】 C【解析】A.当L 1两端的电压为100V 时，根据图像可知，通过L 1的电流为0.2A ，其实际功率为 111100V 0.2A 20W P U I ==⨯=故A 正确，不符合题意；B.当通过L 2的电流为0.45A 时，L 2两端的电压为160V ，其1min 消耗的电能为22 160V 0.45A 60s 4320J W U I t ==⨯⨯=故B 正确，不符合题意；C.将L 1、L 2串联，若L 1两端的电压为40V ，由图像可知，通过灯泡L 1的电流为10.1A I '=根据串联电路电流规律可知，通过灯泡L2的电流210.1A I I ''==由图像可知，此时灯泡L 2两端的电压为220V U '=L 2的功率为22220V 0.1A 2W P U I '==⨯=故C 错误，符合题意；D.将L 1、L 2并联，若通过L 2的电流为0.5A ，由图像可知，L 2两端的电压为2220V U ''=根据并联电路电压规律可知，灯泡L 1两端的电压12220V U U ''''==由图像可知，通过L 1的电流1A ''0.3I =L 1的功率为11220V 0.3A 66W P U I ''''==⨯=故D 正确，不符合题意。
非纯电阻电路电功及电功率问题例析(完整解析)
例析灯泡的实际功率灯泡的亮度是由灯的实际功率决定的，与其它因素无关。
对于单独计算灯泡的额定功率和实际功率，学生不存在问题。
但如果将灯泡串联或并联接入电路后，额定功率与实际功率就容易混淆了。
由于额定功率和实际功率分辨不清，判断灯泡的亮度情况也会分辨不清。
现将灯泡串并联后实际功率的解法和亮度判断作一总结一、两灯串联后实际电压、功率及发光情况1．（2010江苏镇江）如图将灯L1“6V 3W”和L2“6V 6W”串联（灯泡电阻不变），现要使其中一盏灯长时间正常发光，则电源电压是 V，电路的总功率是 W。
解析：灯L1标有“6V 3W”，因此灯L1正常工作时的电流I1===0.5A，R1===12Ω；L2标有“6V 6W”，因此灯L2正常工作时的电流I2===1A, R2===6Ω。
比较I1和I2，则I2＞I1。
所以，两灯串联后，要使其中一盏灯长时间正常发光，串联电路中的电流应取较小的电流I1，如果取较大的电流I2，则灯L1可能被烧坏，所以串联电路中的实际电流：I=0.5A。
因为灯泡的电阻不变，所以，串联电路中总电阻为：R=R1+ R2=18Ω。
电源电压为：U=IR=0.5A×18Ω=9V。
电路的总功率为：P＝R=×18Ω=4.5W。
【点评】此类题目是考查灯泡功率变化的典型例题，很多学生在解题时，将串联电路的实际电压不加思考的用两个灯泡串联前的各自额定电压简单相加，作为串联后电路中的实际电压，自的额定功率相加作为串联后电路的总功率。
在灯泡实际功率的理解与运用上还存在一定的差距。
【小结】对于两灯串联后电路中的实际电压和功率，可按下面几步进行思考，定能准确解答出来。
（1）先求出两灯正常工作时各自的电流和电阻；（2）串联电路的实际电流取两灯中较小的电流I小；（3）串联电路中的总电阻等于各自电阻之和；（4）串联电路中实际电压U实=I小×R总；（5）串联电路的总功率P=×R总2．（2010德州），把标有“36V 15W” 的甲灯和标有“36V 5W”的乙灯串联后接在电压是36V的电路中，则（）A．因为甲灯额定功率较大，所以甲灯较亮B．因为通过它们的电流相等，所以一样亮C．因为甲灯的电阻较小，所以甲灯较亮D．因为乙灯实际功率较大，所以乙灯较亮解析：甲灯标有“36V 15W”，乙灯标有“36V 5W”，两灯的额定电压相等。
非纯电阻电路的功率问题
.非纯电阻电路的功率问题————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：闭合电路中的功率（1）电源的输出功率：电源的总功率P=EI，对于纯电阻电路P=E2/(R+r)=I2/(R+r)输出功率为外电阻的功率P出=IU外，P出=I2R= RE2/(R+r)电源消耗的功率P=I2r非纯电阻用电器的功率为P=UI（2）P出-R图像（3）关于输出功率的4个结论（对上图的分析结果）：当R=r时，电源输出功率最大，当R＞r时，随着R的增大输出功率在增大；当R＜r时，随着R的增大输出功率在增大；当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1，R2，且R1×R2=r2（4）闭合电路中电功的分配关系：P=P出+P内即EI=UI+I2r(适合非纯电阻电路) P=I2(R+r)(只适合纯电阻电路) 闭合电路上的功率分配，反映了能量转化的守恒关系，即电源提供的电能，一部分消耗在内阻上，其余部分输出给外电路，并转化为其他形式的能量。
（5）闭合电路电源效率：电源效率η= R/(R+r) （只适合纯电阻电路）η=U/E所以外电阻越大，电源效率越高。
但是，电源效率越大，电源的输出功率不一定也越大（二者没有必然联系）。
（6）电流通过用电器时把电能能全部转化为内能，这样的电路叫做纯电阻电路。
1.如图所示，电源电动势为30V，内电阻不计，一个“6V，12W"的电灯与一个绕线电阻为2Ω的电动机M串联接入电路．已知电路中电灯正常发光，则电动机输出的机械功率为A．40WB．44WC．48WD．60W2. 如图所示，电源电动势为E=30V，内阻为r=1Ω，电灯上标有“6V、12W”字样，直流电动机线圈电阻R=2Ω。
若电灯恰能正常发光，求电动机输出的机械功率为（）。
36w 44w 48w 60w3．如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r．当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作．已知指示灯L的电阻为R0，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则下列说法中正确的是（）A．电动机的额定电压为IRB．电动机的输出功率为IE-I2RC．电源的输出功率为IE-I2rD．整个电路的热功率为I2（R0+R+r）4. 某直流电动机两端所加电压为U=110V，流过电动机的电流为I=2A，在1s内将m=4kg的物体缓慢提升h=5.0m（取g=10m/s2），下列说法正确的是（）A电动机的绕线内阻为55ΩB直流电动机电流的最大值为 AC电动机绕线两端的电压为5 VD电动机绕线产生的电热功率为20W5.如图所示，用输出电压为1.4V，输出电流为100mA的充电器对内阻为2Ω的镍氢电池充电．下列说法正确的是( )A．电能转化为化学能的功率为0.12W B．充电器消耗的电功率为0.12WC．充电时，电池消耗的热功率为0.02W D．充电器把0.14W的功率储存在电池内6.如图所示为电动机与定值电阻R1并联的电路，电路两端加的电压恒为U，开始S断开电流表的示数为I1，S闭合后电动机正常运转，电流表的示数为I2电流表为理想电表，电动机的内阻为R2，则下列关系式正确的是（）A．=R2 B。
高中物理【电路中的能量转化】教案知识点
高中物理【电路中的能量转化】教案知识点学习目标要求核心素养和关键能力1.理解电功、电功率和热功率的概念。
2.掌握焦耳定律的内容。
3.能够运用能量守恒定律分析电路的能量转化情况。
4.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的区别。
1.物理观念能够区别电功和电热、电功率和热功率。
2.关键能力运用能量观点分析电路问题。
一 电功和电功率1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。
2．电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的电压U 、电路中的电流I 、通电时间t 三者的乘积。
(2)公式：W ＝UIt 。
(3)单位：国际单位是焦耳，符号是J 。
3．电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比。
(2)公式：P ＝Wt＝UI 。
(3)单位：国际单位是瓦特，符号是W 。
二 焦耳定律1．内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。
2．表达式：Q ＝I 2Rt 。
3．热功率(1)意义：表示电流发热快慢的物理量。
(2)定义：单位时间内的发热量。
(3)公式：P 热＝Qt ＝I 2R ，单位是瓦特(W)。
三 电路中的能量转化 1．电动机工作时的能量转化(1)能量关系：电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。
(2)功率关系：电动机消耗的功率P 电等于电动机的输出功率P 机与电动机损失的功率P损之和，即P 电＝P 机＋P 损，P 电＝UI ，P 损＝I 2R 。
2．电池充电时的能量转化电池从电源获得的能量一部分转化为化学能，还有一部分转化为内能。
对电功和电功率的理解 (1)如图所示，电路中电流为I ，通电时间为t ，那么在这段时间内通过这段电路任一截面的电荷量是多少？如果这段电路两端的电势差是U ，静电力做的功是多少？提示：在这段时间内通过这段电路任一截面的电荷量为q ＝It 。
静电力做的功W ＝Uq ＝UIt 。
非纯电阻电路电能计算公式
非纯电阻电路电能计算公式
非纯电阻电功率的计算
电功率计算公式:P=UI=W/t=I2R=U2/R；电能:W=I2Rt；由于发动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，所以这些是非纯电阻电路。
非纯电阻电路中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，如发动机，电扇等，一部分电能就要转化为机械能。
①在纯电阻电路(如白炽灯、电炉、电饭锅、电烙铁、电热毯、电熨斗、转子被卡住的电动机等电路)中，电功等于电热，即W＝Q＝Pt＝UIt＝I²Rt＝U²t /R；
②在非纯电阻电路(含有电动机、电风扇、电冰箱、电磁炉、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等)中消耗的电能除转化成内能外，还有一部分转化成机械能(如电动机)或化学能(如电解槽)，即：
电动机：W＝E机械＋Q (UIt＝E机械＋I²Rt)，电解槽：W＝E化学＋Q (UIt＝E化学＋I²Rt)
此时：W>Q (UIt>I²Rt)
在非纯电阻电路中，U²t/R既不能表示电功，也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立。
在非纯电阻电路中，电功率就只能按照P=UI来算了，因为在非纯电阻电路中，电流和电压并不满足欧姆定律，那么产生的热功率也只是总功率P=UI的一部分，记住，电流产生的热只能是P=I2R来计算。
非纯电阻电路问题的解析
机械能输 出的电流 , 此时电动机相 当于纯
电阻故有
I1
=R
E +r
=8
A
,
①
电动机工作时为非纯电阻电路 , 只能由能的转化
与守恒定律计算, E I2 =I22(R +r)+P 出 .
②
由式①、 ②得电源内阻为 r =0.5 Ψ, 电动机输出
功率为
P 出 =18
W,
重庆 张大洪
高中物理课本第 2 册“ 焦耳定律” 一节中有如下 阐述 :“ 如果不 是纯电阻电路 , 电路中还 包含有电 动 机、电解槽等用电器, 那么电能除部分转化成内能外 还要转化成机械能、化学能等 .” 该语段给我们提供了 在中 学 阶 段 分 析 非 纯电 阻 电 路 的 方 法 ——— 能 量 的 转 化与守恒定律.
图2 因电路输入功率 UAB I 一部分转化成电阻 R 及蓄电池内阻 r 消耗的热功率 I 2(R +r),
另一部分转 化成化 学能的 功率为 20 W , 故 U AB I =
I2(R +r)+20 W , 解得 I1 =2 A , I2 =130 A .
当 I1 =2 A 时 , 蓄电池的输入电压为 U =U AB U R =(16 -2 ×2)V =12 V , 故蓄电池的输入功率为 P =U I =(12×2)W =24 W , 即为其吸收的功率 .
错误 2 由题知全电路电阻为 R′=R +r +r′=
11 Ψ, 再由欧姆定律 I =RE′知流过电动机电流为 I M =
RE′=4141 A =4 A .因 R 、M 串联 , 故 U R =I M R =34 V , 电路中电动势 E =U R +U r +U M =(34 +6 +24)V > 44 V , 说明此结果仍是不正确的.
非纯电阻电路的公式
非纯电阻电路的公式
非纯电阻电路的公式
发电机，电动机，电电扇、电解槽等，除了发热以外，还对外做功，所以这些对错纯电阻电路。
电功核算只能用W=UIt=Pt.电功率核算只能用P=UI=W/t.电热用Q=I;平方;Rt
沟通电路中假定只需电阻，这种电路就叫做纯电阻电路.电灯，电烙铁，熨斗，等等，他们仅仅发热，到这儿或许会有疑问，已然这些电子元件仅仅发热，那为何电灯除发热外还发光呢？由于电灯的光能是从发热的热量转化而来，因而它们都是纯电阻电路。
多见的非纯电阻电路有远间隔输电塔、电动机等等。
它们的功率的核算可用P=UI=W/t核算,电热可用Q=I;平方;Rt核算。
电功电功率有些
1．P=UI（阅历式，适合于任何电路）
2．P=W/t（界说式，适合于任何电路）
3．Q=I2Rt(焦耳规矩，适合于任何电路)
4．P=P1+P2++Pn（适合于任何电路）
5．W=UIt(阅历式,适合于任何电路)
6.P=I2R(复合公式，只适合于纯电阻电路)
7.P=U2/R(复合公式，只适合于纯电阻电路)
8.W=Q（阅历式，只适合于纯电阻电路。
其间W是电流流过导体所做的功，Q是电流流过导体发作的热）
9.W=I2Rt(复合公式，只适合于纯电阻电路)
10.W=U2t/R(复合公式，只适合于纯电阻电路)
11．P1:P2=U1:U2=R1:R2(串联电路中电功率与电压、电阻的联络：串联电路中，电功率之比等于它们所对应的电压、电阻之比)。
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r
R
热能
机械功 （其他形式能量）
转化后，非纯电阻电路问题就完全变成了纯电阻电路问题。 设总电压为U总，电阻r、R两端的电压分别为Ur、UR，因 此有
• 总功 • 焦耳热
• 机械功
2 U W总 U 总 It I 2 R总t 总 t R总
Ur2 Q=U r It I rt t r
2
实际应用
人教版《高中物理选修3-1》第54页 例题1
例题1 一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压
为220V，通过的电流为5A，这台电动机每分钟所做的机械
功有多少？
解析：将非纯电阻电路转化为纯电阻电路：
M
内阻r
r
R
(a)非纯电阻电路
(b)纯电阻电路
已知：U总=220V、I=5A、r=0.4Ω
2 U Q=U r It I 2 rt r t r
因为电阻r两端的电压Ur未知，因此只用Q=I2rt适用。
（3）机械功W机械：
W机械 U R2 U R It I Rt t R
2
因为电阻R以及两端的电压UR未知，因此上面公式均不
适用，只能应用公式 W机械 W总 Q 计算。
W机械
2 U U R It I 2 Rt R t R
公式适用性的理解
（1）总功率P总和总功W总：
U总2 P 总 U 总 I I R总 R总
2
U总2 W总 U总It I R总t t R总
2
因为R未知，R总未知，因此只用P总=U总I、W总=U总It适用。
（2）焦耳热Q：
高中物理板块
非纯电阻电路问题的转化方法
——将非纯电阻电路转化为纯电阻电路
xuebatwo 设计
问题背景
问题背景
在中学物理中，电功、电功率、焦耳热有以下几个公式：
U2 W=UIt I Rt t R
2
U2 Q=UIt I Rt t R
2 2 U P =UI I 2 R R
在中学物理中，非纯电阻电路问题一直是一个难点。
W机械
U R2 (218V ) 2 t 60s 65400 J R 43.6
W机械 I 2 Rt
5 A 43.6 60s 65400 J
2
可以计算出：
U 总 220V R总 44 I 5A
R R总 r 44 0.4 43.6
r
R
UR=43.6Ω×5A=218V Ur=0.4Ω×5A=2V
电动机所做的机械功等同于电阻R所做的功，应用公式得：
W机械 U R It 218V 5 A 60s 65400 J
问题背景
本课将介绍一种非纯电阻电路问题的简化方法：
将 非纯电阻电路 转化为 纯电阻电路
转化方法
转化方法
将非纯电阻电路假想为两个电阻（r与R）串联的纯电阻电 路，电阻r与原内阻r阻值相同，电阻R阻值未知，总电阻 R总 R r ，下图所示。
M
内阻r
r
R
(a)非纯电阻电路
(b)纯电阻电路
从能量转化的角度看，电能转化为热能和机械功（其它形 式能量），其中电阻r产生热能，电阻R产生机械功（其它 形式能量）。