【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 ）
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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）。