例析电功、电功率与电热的计算

【摘要】电功、电功率和电热是初中物理教学中的重点和难点，也是考试中的热点。这类计算的关键是分清纯电阻电路和非纯电阻电路。本文针对这类计算进行了分析。【关键词】纯电阻电路 非电阻电路 计算

电功、电功率和电热的计算是初中物理的重要内容和基础，在计算时，首先要搞清什么是纯电阻电路和非纯电阻电路。所谓纯电阻电路是指只含有电阻的电路，电流通过时，把电能全部转化为内能，即W=Q；电路中如果有电风扇、电动机等用电器，电流通过时消耗的大部分电能转化为机械能，只有少部分电能转化为内能，这样的电路是非纯电阻电路。

一、纯电阻电路的计算公式

在初中阶段属于纯电阻电路的用电器有：电热水器、电饭锅、电熨斗、电炉、电烙铁、电烤箱、电热毯等。①电功和电热的计算公式：

例1：某保温电热水壶的电路图如图所示，电热水壶有加热和保温两种状态（由机内温控开关S2自动控制），其铭牌技术参数如图表中所示。（不考虑温度对电阻值的影响）求：⑴开关S1、S2均闭合时，电热水壶处于哪种工作状态？ ⑵电阻R1、R2的阻值分别是多少？

⑶将温度为20℃，质量为2kg的水烧开，需要26min，那么电热水壶把电能转化为内能的效率是多大？

[c水= 4.2×103J/（kg？℃） 标准大气压下]

分析：电热水壶属于纯电阻电路，解题思路与例1基本相同，只是在第三问中涉及了能量的转化和效率。水烧开吸收的热量是由消耗的电能转化而来的，用来做有用功，因此，电热水壶把电能转化为内能的效率就是水烧开吸收的热量与烧水消耗的总电能的比值。

解：⑴由公式

例2：一台直流电动机，其电阻是0.5？，加在它两端的电压是220V，正常运转时通过它的电流是20A，试计算1h内电动机消耗的电能、产生的热量和产生的机械能。

分析：电动机不是纯电阻电路，因此，消耗的电能的计算公式用W=UIt ，产生热量的计算公式用2 QI Rt=；消耗的电能一部分转化为电热，一部分转化为机械能，故电能与电热之差就是电动机的机械能。另外，在计算之前，先根据题设条件进行单位换算。

⑴1h=3600s 电动机消耗的电能

例3：将一台“220V 100W”的电风扇、一个“220V 100W”的充电器、一把“220V 100W”的电烙铁分别接入220V的电源上，在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是（ ）

A.电烙铁 B. 充电器 C. 电风扇 D.一样多

解析：这是一道纯电阻电路和非纯电阻电路混合题，其中电烙铁是纯电阻电路，电烙铁消耗的电能全部转化为热能；充电器和电风扇是非纯电阻电路，充电器和电风扇消耗电能的少部分转化为热能。由题设条件可知，它们都在额定电压下工作，并且它们的额定功率都相同，再由公式W=Pt可知，在相同的时间内它们三个消耗的电能相同，所以产生热量最多的是电烙铁。