Question

14．如圖所示是一種造型可愛(ài)的迷你小風(fēng)扇，這種小風(fēng)扇使用的電動(dòng)機(jī)的額定電壓為3V，正常工作時(shí)通過(guò)線圈的電流為0.5A，線圈電阻約為1Ω，試求這種迷你風(fēng)扇正常工作10分鐘：
（1）電風(fēng)扇消耗的電能；
（2）電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量；
（3）若電動(dòng)機(jī)被卡主時(shí)電動(dòng)機(jī)的線圈不能轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)線圈可以看成一個(gè)定值電阻，它消耗的電能全部用來(lái)產(chǎn)生熱量，請(qǐng)計(jì)算電動(dòng)機(jī)被卡住10分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量，并說(shuō)明電動(dòng)機(jī)被卡住時(shí)為什么容易被燒壞．

Answer 1

分析 （1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)W=UIt求出風(fēng)扇消耗的電能；
（2）根據(jù)Q=I²Rt求出電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量；
（3）電動(dòng)機(jī)被卡住，電路電流很大，線圈發(fā)熱功率較大，會(huì)損壞電機(jī)．

解答 解：（1）工作時(shí)間t=10min=600s，
則電動(dòng)機(jī)消耗的電能：
W=UIt=3V×0.5A×600s=900J．
（2）根據(jù)焦耳定律可知：線圈上產(chǎn)生的熱量：
Q=I²Rt=（0.5A）²×1Ω×600s=150J．
（3）線圈卡住無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流：
I′=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{1Ω}$=3A，
根據(jù)焦耳定律可知：線圈上產(chǎn)生的熱量：
Q′=I′²Rt=（3A）²×1Ω×10×60s=5400J．
由于線圈卡住無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，電能無(wú)法轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此產(chǎn)生大量的熱，溫度迅速升高，會(huì)損壞電機(jī)．
答：（1）電風(fēng)扇消耗的電能為900J；
（2）電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量為150J；
（3）電動(dòng)機(jī)被卡住10分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為5400J；
線圈卡住無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，電能無(wú)法轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此產(chǎn)生大量的熱，溫度迅速升高，會(huì)損壞電機(jī)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功公式和焦耳定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道電動(dòng)機(jī)消耗的電能減去線圈產(chǎn)生的熱量即為電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能．
電動(dòng)機(jī)是非純電阻電路，線圈產(chǎn)生的熱量小于電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)消耗的總電能，知道線圈卡住無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，電源電壓全部加在電阻上．