纯电阻

电路中只含有电阻的电路.电流通过电路时,所消耗的电能全部转化为热能,此种电路的特点是电功等于电热,即W=Q,如电炉、电烙铁、白炽灯等均属于纯电阻元件。

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。白炽灯把90%以上的电能都转化为热能,只有很少转化为光能。

所以,在中学电学计算中,白炽灯也近似看做纯电阻。而节能灯则大部分能量转换成了光能所以节能灯属于非纯电阻电路。这也是为什么白炽灯远比节能灯耗电的原因(节能灯几乎将电能全部转化为了光能)只要符合欧姆定律的不管它将能量转化成什么能,动能也好,化学能也好,光能也好。

只要电流相位和电源一致,符合欧姆定律就可以看做是纯电阻电路。因为在计算和分析上可以这么去做。当然,在有电动机存在的电路,电能被转化成动能,经电容补偿后可以使相位平衡,功率因数可以为1,但是在分析的时候却不能把他们看成纯电阻电路,电压电流和电阻的关系不对。

凡是存在其他能量转化的,基本上都不是只有电阻性负载存在,计算阻值和电压电流关系的时候就不能看做纯电阻电路。

1.纯电阻电路电压与电流的关系

纯电阻电路电阻两端的电流和电压相位相同。其瞬时值、最大值、有效值的关系均遵守欧姆定律。

2.瞬时功率

PR=uRi=UmImsinωt

瞬时功率总是正值,电阻是耗能元件。

3.平均功率

P=UI=IR=U/R

平均功率是指瞬时功率在一个周期内的平均值,用P表示,单位为瓦 特(W),平均功率等于电压与电流有效值的乘积。

1、能量转换不同:纯电阻电路的电能全部转化为内能;非纯电阻电路电能除了转化为内能以外还可以转化成其他能量。例如光能、热能等其他能量。

2、计算方式不同:纯电阻电路的功率计算可用公式P=UI=W/t=I²R=U²/R,电热可用Q=W=I²Rt=U²/Rt=UIt;非纯电阻电路的电功率计算只能用P=UI=W/t,电热用Q=I²R。

3、功和热的关系不同:纯电阻电路的电流做功W就等于这部分电路发出的热量Q,即W=Q;非纯电阻电路电流做功W大于这部分电路发出的热量Q,即W>Q。

4、欧姆定律适用不同:纯电阻电路是欧姆定律能够成立的电路;非纯电阻电路是欧姆定律不能够成立的电路。

5、电路组成元件不同:纯电阻电路中只有电阻、电源、导线;非纯电阻电路除了电阻、电源、导线元件外还有其他元件。

准确来说,欧姆定律全部式子在焦耳定律中的所有变形式(如Q=I^2Rt=U^2/R*t Q=W=Pt=UIt等)都能在纯电阻电路中使用。

纯电阻电路是指电路中只含有电阻元件的电路。

在纯电阻电路中欧姆定律和焦耳定律式成立。焦耳定律原式Q=I^2R*t可在几乎任何电路中使用。

在高中范围内接触的电路定量计算的问题中,典型的非纯电阻电路:发电机,变压器。他们都是利用电磁感应工作的,虽然也有电阻,但同时也有电感,所以不是纯电阻电路,不能用欧姆定律计算。

至于说自由电荷在导体中定向移动的阻力,可以这样理解:

金属导体是由电子和相应正粒子点阵组成的,其中电子大多可以自由移动,故被称作自由电子;而正粒子几乎不动,成晶体点阵排列而组成晶格。自由电子在导体中定向移动的时候与正粒子晶格频繁碰撞,从而减速,其作用相当于受到与运动方向相反的阻力,这也就是电阻率的微观解释。

由上述分析不难看出,当自由电子定向移动的速度增大时,和正粒子晶格碰撞将更加频繁,也就是宏观上表现为阻力更大。

还有,线性元件,是指I~U曲线为直线的元件,即所谓线性。而I~U曲线为直线意味着什么,其实就是电阻R不随电压U变化,即电阻恒值。所以只要电阻变的都是非线性元件。不光是纯金属,半导体,乃至一般的导体,它们的电阻都会随电压U变化,所以都是非线性元件。只不过在一般情况下,导体电阻在我们所考虑的问题中变化不大时,大家习惯上把它当作线性元件来处理,即近似看作电阻为恒值,并且在很多情况下这样的近似是非常好用又非常合理的。