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純電阻電路與非純電阻電路的區(qū)別
  • 發(fā)布時(shí)間:2021-05-21 12:00:20
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純電阻電路與非純電阻電路的區(qū)別
電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路是純電阻電路;否則就是非純電阻電路。
純電阻電路:理論上從電源獲得的能量能夠全部轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的電路,實(shí)際上絕大部分轉(zhuǎn)換的都可以是純電阻電路。呵呵,有點(diǎn)不好理解哈。通俗一點(diǎn):在電路上以電阻器件為主要負(fù)載,而電路上的電容電感的作用對(duì)電路影響不大,那么這種電路就是純電阻電路。內(nèi)能則一般指熱能。例如,白熾燈和LED燈,白熾燈90%以上的電能轉(zhuǎn)變成熱能(也就是內(nèi)能),僅有10%的電能轉(zhuǎn)換成了光能,而這點(diǎn)光能還是從熱能轉(zhuǎn)換的,并不是從電能直接轉(zhuǎn)換而來,所以白熾燈電路是純電阻電路。LED燈將電能幾乎全部轉(zhuǎn)換為光能,所以是非純電阻電路。
非純電阻電路:就是將從電源獲得的能量除了小部分轉(zhuǎn)換成內(nèi)能(熱能)外,大部分轉(zhuǎn)換成了其它能量形式。;例如電動(dòng)機(jī),除了線圈電阻發(fā)熱外,電能基本上轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出。其它還有節(jié)能燈、電風(fēng)扇等等。
一、從元器件角度識(shí)別
日常生活中的電熱毯、電烙鐵、白熾燈、電爐子、電飯鍋、電熨斗、轉(zhuǎn)子被卡住的
電動(dòng)機(jī)等元器件都屬于純電阻,含這些元件的電路稱純電阻電路。電動(dòng)機(jī)、電風(fēng)扇、電吹風(fēng)、電冰箱、電視機(jī)、電解槽、電腦、電磁爐、蓄電池(充電)等元器件在工作時(shí)都屬于非純電阻,含這些元件的電路稱非純電阻電路。它們?cè)陔娐分械姆?hào)如下:
純電阻電路和非純電阻電路的區(qū)別
二、從能量轉(zhuǎn)化角度識(shí)別
(1)純電阻電路:電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
(2)非純電阻電路:電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其它形式能。其中:內(nèi)能應(yīng)只占少部分。 對(duì)于含電動(dòng)機(jī)的電路,其它形式能為機(jī)械能;對(duì)于含電解槽的電路,其它形式能為化學(xué)能。
三、從歐姆定律角度識(shí)別
不包含電阻的公式在純電阻和非純電阻電路中都適用。如P=UI,W=UIt。 包含電阻的公式只適用在純電阻電路中。如P=I2R,W=I2Rt,R=U÷I, R=UU÷P,Q=IIRt。 W=UIt ,W=Pt,P=W/t 適用于純電阻電路和非純電阻電路。
純電阻電路:U=IR W=UIt=Q=I2Rt=U2/Rt P電=P熱=UI=I2R=U2/R 電能全部轉(zhuǎn)化成熱能。
非純電阻電路:U<IR W=UIt Q=I2Rt P電=UI P熱=I2R P電=P熱+P其(電能轉(zhuǎn)化成熱能和其他形式的能量)
電動(dòng)機(jī),電風(fēng)扇等,除了發(fā)熱以外,還對(duì)外做功,所以這些是非純電阻電路。白熾燈把90%以上的電能都轉(zhuǎn)化為熱能,只有很少轉(zhuǎn)化為光能。所以,在中學(xué)電學(xué)計(jì)算中,白熾燈也近似看做純電阻。而節(jié)能燈則大部分能量轉(zhuǎn)換成了光能所以節(jié)能燈屬于非純電阻電路。這也是為什么白熾燈遠(yuǎn)比節(jié)能燈耗電的原因(節(jié)能燈幾乎將電能全部轉(zhuǎn)化為了光能)
只要符合歐姆定律的不管它將能量轉(zhuǎn)化成什么能,動(dòng)能也好,化學(xué)能也好,光能也好。只要電流相位和電源一致,符合歐姆定律就可以看做是純電阻電路。因?yàn)樵谟?jì)算和分析上可以這么去做。當(dāng)然,在有電動(dòng)機(jī)存在的電路,部分電能被轉(zhuǎn)化成動(dòng)能,經(jīng)電容補(bǔ)償后可以使相位平衡,功率因數(shù)可以為1,但是在分析的時(shí)候卻不能把他們看成純電阻電路,電壓電流和電阻的關(guān)系不對(duì)。凡是存在其他能量轉(zhuǎn)化的,基本上都不是只有電阻性負(fù)載存在,計(jì)算阻值和電壓電流關(guān)系的時(shí)候就不能看做純電阻電路。
說明
準(zhǔn)確來說,歐姆定律全部式子在焦耳定律中的所有變形式(如Q=I²Rt=U²/R*t Q=W=Pt=UIt等)都能在純電阻電路中使用。
純電阻電路是指電路中只含有電阻元件的電路。
在純電阻電路中,歐姆定律和焦耳定律均成立。
注: 焦耳定律原式Q=I²R*t可在幾乎任何電路中使用。
相關(guān)介紹
高中會(huì)學(xué)到電路中的幾種基本元件:電阻,電感,電容。
在高中范圍內(nèi)接觸的電路定量計(jì)算的問題中,典型的非純電阻電路:發(fā)電機(jī),變壓器。他們都是利用電磁感應(yīng)工作的,雖然也有電阻,但同時(shí)也有電感,所以不是純電阻電路,不能用歐姆定律計(jì)算。
至于說自由電荷在導(dǎo)體中定向移動(dòng)的阻力,可以這樣理解:
金屬導(dǎo)體是由電子和相應(yīng)正粒子點(diǎn)陣組成的,其中電子大多可以自由移動(dòng),故被稱作自由電子;而正粒子幾乎不動(dòng),成晶體點(diǎn)陣排列而組成晶格。自由電子在導(dǎo)體中定向移動(dòng)的時(shí)候與正粒子晶格頻繁碰撞,從而減速,其作用相當(dāng)于受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的阻力,這也就是電阻率的微觀解釋。
由上述分析不難看出,當(dāng)自由電子定向移動(dòng)的速度增大時(shí),和正粒子晶格碰撞將更加頻繁,也就是宏觀上表現(xiàn)為阻力更大。
線性元件,是指I~U曲線為直線的元件,即所謂線性。而I~U曲線為直線意味著什么,其實(shí)就是電阻R不隨電壓U變化,即電阻恒值。所以只要電阻變的都是非線性元件。不光是純金屬,半導(dǎo)體,乃至一般的導(dǎo)體,它們的電阻都會(huì)隨電壓U變化,所以都是非線性元件。只不過在一般情況下,導(dǎo)體電阻在我們所考慮的問題中變化不大時(shí),大家習(xí)慣上把它當(dāng)作線性元件來處理,即近似看作電阻為恒值,并且在很多情況下這樣的近似是非常好用又非常合理的。
純電阻電路,非純電阻電路
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