Question

13．現(xiàn)在電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)逐漸普及，它們都采用電動(dòng)機(jī)來(lái)獲得動(dòng)力．某直流電動(dòng)機(jī)的銘牌上標(biāo)有“220V  5.5kW”，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為0.4Ω．
（1）電動(dòng)機(jī)的原理是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)．
（2）該電動(dòng)機(jī)正常工作1h，消耗多少電能？電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生多少熱量？
（3）在工作過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)因故障卡住無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，很快就聞到焦糊味道，這是因?yàn)榇藭r(shí)電動(dòng)機(jī)將電能幾乎全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，求此時(shí)電動(dòng)機(jī)通電1秒鐘產(chǎn)生的熱量是多少？

Answer 1

分析 （1）通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)．
（2）由W=Pt求出電動(dòng)機(jī)消耗的電能，由電功率的變形公式求出電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電流，然后由電功公式求出線圈產(chǎn)生的熱量．
（3）利用Q=I²Rt可直接求得動(dòng)機(jī)通電1秒鐘產(chǎn)生的熱量．

解答 解：（1）電動(dòng)機(jī)的原理是根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)制成的；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，電動(dòng)機(jī)消耗的電能W=Pt=5.5kW×1h=5.5kW•h，
由P=UI可得，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電流為I=$\frac{P}{U}$=$\frac{5500W}{220V}$=25A，
線圈產(chǎn)生的熱量Q=I²Rt=（25A）²×0.4Ω×3600s=9×10⁵J；
（3）電動(dòng)機(jī)因故障卡住無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電流I′=$\frac{U}{{R}_{線圈}}$=$\frac{220V}{0.4Ω}$=550A，
電動(dòng)機(jī)通電1秒鐘產(chǎn)生的熱量Q′=I²Rt′=（550A）²×0.4Ω×1s=1.21×10⁵J；
答：（1）通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)；
（2）該電動(dòng)機(jī)正常工作1h，消耗5.5kW•h電能；電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生9×10⁵J熱量
（3）此時(shí)電動(dòng)機(jī)通電1秒鐘產(chǎn)生的熱量是1.21×10⁵J．

點(diǎn)評(píng) 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．