5 焦耳定律 【例1】 规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求： (1)接上220 V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率； (2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率． 审题时应把握以下三点： (1)发热功率为P热＝I2R. (2)机械能的功率为：P机＝P电－P热． (3)电动机不转动时，可理解为纯电阻． 【答案】 (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W 【解析】 (1)排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为： I＝＝ A≈0.16 A， 发热功率为P热＝I2R＝(0.16)2×40 W≈1 W. 转化为机械能的功率为： P机＝P－P热＝36 W－1 W＝35 W. (2)扇叶被卡住不能转动后，电动机成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为 I′＝＝ A＝5.5 A， 电动机消耗的功率即电功率等于热功率： P电′＝P热′＝UI′＝220×5.5 W＝1 210 W. 总结提能 排气扇中有电动机，解答有关电动机问题时注意： (1)当电动机不转时可以看成纯电阻电路，P＝UI＝I2R＝均成立． (2)当电动机正常工作时，是非纯电阻电路 P电＝UI>P热＝I2R，U≠IR，而有U>IR. (3)输入功率是指电动机消耗的总功率．热功率是线圈上的电阻的发热功率．输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率．三者的关系：UI＝I2R＋P机． 在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V．求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机线圈的电阻． 答案：22.0 W 2.0 Ω 解析：当电流表和电压表的示数为0.5 A和1.0 V时，电动机停止工作，电路中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值 r＝＝ Ω＝2 Ω. 当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A和15.0 V，则电动机的总功率P总＝U2I2＝15.0×2.0 W＝30.0 W，线圈电阻的热功率P热＝Ir＝2.02×2 W＝8.0 W，所以P输出＝P总－P热＝30.0 W－8.0 W＝22.0 W. 考点二 串、并联电路中电功率的分析与计算 1．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做额定功率．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． 2．串、并联电路中的功率分配 (1)串联电路 功率关系 (2)并联电路 功率关系 (3)结论：无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之和． (1)求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要确定是正比还是反比关系. (2)当分析用电器的功率问题时，一定要注意用电器的安全，即不要超过用电器的额定电压、额定电流. 【例2】 额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是图中的哪一个( ) ?? 【答案】 C 【解析】 由P＝和已知条件可知，RA110 V，B灯被烧毁，两灯不能正 常发光．对于B电路，由于RAU并，B灯烧毁．对于C电路，由于B灯与变阻器的并联电阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光．对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B并联电阻，则UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光．比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA－IB)×110 V，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110 V，所以C电路消耗的电功率最小． 如图所示的电路中，两端电压U保持不变．若电阻R1、 ... ...
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