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1、:叶军能量转化与守恒在恒定电路中的应用12年I能量转化与守恒在厦定电路中的应用.潞西市芒市中学叶军。能量转化和守恒是自然界普遍适用的基本规律之一同时也是进行电路分析和正确理解电路概、。,,,念定律的依据一个通有恒定电流的电路从能量观点来看就是一个能的转化系统并且在转化。。,过程中是守恒的电路的功能是传输能量及实现能量的转化如图(l)所示在一个闭合电路中能,,量是如何转化的呢?在对电路进行能量转化分析应抓住两个基本问题一个是能量转化方向问题即。能量由什么形式转化为什么形式;另一个是能量转化了多少的计算问题、一电源内的能盘转化、l电动势,。从图(l)
2、中可知电源是把其他形式的能量转化为电能的装置电动势是表征电源把其他形式。,,的能量转化为电能本领的物理量当闭合电路中有电流时外电路中电流从电源的正极流向负极内。,电路中电流则从负极流向正极这是因为电源必须克服电场力的作用才能使正电荷在电源内部从负能泉的传输机械能化学能内能等J彭各式种的电电用电电能机或械其能亡能蚤能源器形式的能电源内非静电力做功用电器直流电动机电动势发电机图〔l),,。极流向正极是靠一种非静电力的作用克服电场力的做功在这个过程中其他形式的能转化为电能.,,,例如干电池的电动势是15伏表明在电池内部产生的化学作用要克服电场力做功把化
3、学能转化.,。,为电能可使每1库仑的电量具有15焦耳的电能又如在发电,,机内部水轮机(或汽轮机)带动轮子转动利用电磁感应作用机。械能转化为电能不同电源将其他形式的能转化为电能的本领是不。同的电动势表征的是电源把其他形式的能转化为电能的本领不,,同电动势在数值上等于电路中通过1库仑电量时电源提供多少电源,:2。竺如图()所示。二焦耳的电能有公式叼W电=呵“IEt;图(2)电源提供的电能为。尸电二则电源供给的功率叮UAUA第期德宏教育学院学报CCOCOIOOOO热二;;电源提供的电能一部分因内阻而消耗转化为内能尸另一部分在外电路上的用电器上转化,。尸
4、出二为其他形式的能其输出功率为lU:根据能量转化和守恒定律有尸电二尸出+尸热“=+rIZ。二u十rIuI则、2发电机中的能量转化。,,能的转化和守恒定律同样适用于电磁感应现象当电路闭合时感应电流做功消耗的电能是从。,。其他形式的能转化而来的如图(3)所示是发电机把机械能转化为电能的装置示意图从力学方、,·。a`面来说外力尸做功表示外界的发电机供给了乏“失,机械能磁场力F作负功表示发电机接受了这.-甲;。“XXXXXXXX’,k准:ab叫心份能量电源(即运动导线)的电动势为.,舀日龟.-,XXXXXXXX;⋯,,。尸电XX电源在电路中供应出电能其电
5、功率为XXX火XX.白.火。“”婚砂二FJ而磁场力F作负功接受了机械能和r~X、xxXX.x.-“””,“XXX!!xxxx电源在电路中供应出电能这是机械能向xxxx”。电能转化同一事实的两个侧面要使发电机不,。,x断地工作就得不断消耗机械能汽轮机和其他x、Cx勺及b呀。动力机械就起着供应机械能的作用3、图()二各种用电器中的能量转化、1导体电阻。直流电路中的用电器有纯电阻性(如电炉)和非纯电阻性(如电动机)两种类别而不管是哪种,。,,用电器都是由导体构成的而导体都具有电阻值而电流通过导体时导体要发热(电流热效应)。,=放出热量的多少可由Q尸tR
6、来计算(焦耳定律)这是因导体内建立了电场自由电子在电场力作,,,用下发生定向移动过程中电子不断与晶格相碰撞把能量传给导体晶格使晶格的热运动加强而温,。,度升高从而以焦耳热的形式散发出来假若无定向运动的电子与晶格的碰撞效应这种电能向内能,,,的转化是不会实现的导体电阻是电路中引起电能向内能转化的条件在电路中哪部分有电阻这个。,,=utT二=部分就会有热量产生而对纯电阻用电器电功w与焦耳定律Q尸tR比较有wQ说明电,,。场力所做的功正好等于导体所放出的热量这说明了纯电阻用电器的特点电能全部转化成内能,,。若用电器不是纯电阻用电器时电能除部分转化为电能
7、必须还有其他形式的能量转化如电动,,。,机通电工作时除有电能转化为内能还有部分电能要转化为机械能电功仍然等于UtI产生的热。,。二量仍然等于产tR根据能量转化和守恒定律得不出wQ这是因为推导的条件是在纯电阻用电,,,U二器下推导的而对非纯电阻用电器来说其两端所加电压不等于IR因而欧姆定律IR只适用纯。,。电阻电路对电路中伴有除内能之外的其他形式能量转化时欧姆定律得由另外的形式来代替因而,。在分析问题时要特别注意电功和电热的区别、2直流电动机。如图(4)所示为直流电动机的原理图接,ab通电路后根据左手定则可判定杆受的安,F。b8培力()方向向左在安
8、培力作用下杆向。,左作切割磁力线运动又根据右手定则在ab。感杆中产生的感应电动势()是和原电源的方,向相反的电动势而原电源克服这个反方向
