Question

6．一個(gè)實(shí)驗(yàn)用的電動(dòng)機(jī)與電流表串聯(lián)后接在12V直流穩(wěn)壓電源上，閉合開(kāi)關(guān)后電動(dòng)機(jī)并沒(méi)轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)電流表的讀數(shù)為10A，檢查發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)軸上的齒輪被卡住了，排除故障后，讓電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)軸負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)電流表的讀數(shù)為2A，由此可以算出，
（1）電動(dòng)機(jī)內(nèi)線(xiàn)圈的電阻是多少？
（2）電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)軸負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)一小時(shí)，產(chǎn)生多少熱量？
（3）電能做機(jī)械功的功率為多少？此電動(dòng)機(jī)的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）電動(dòng)機(jī)被卡住時(shí)為純電阻用電器，根據(jù)歐姆定律的變形公式求出電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈電阻；
（2）根據(jù)Q=I²Rt求出電動(dòng)機(jī)內(nèi)部線(xiàn)圈產(chǎn)生的熱量；
（3）根據(jù)P_總=UI求出總功率，根據(jù)P_熱=I²R求出產(chǎn)生熱量的功率，利用P_機(jī)=P_總-P_熱求出做機(jī)械功的功率，利用η=$\frac{{P}_{機(jī)}}{{P}_{總}(cāng)}$×100%求出效率．

解答 解：（1）電動(dòng)機(jī)被卡住時(shí)為純電阻用電器，電路中的電流為10A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)圈電阻：
R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{12V}{10A}$=1.2Ω；
（2）正常工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部線(xiàn)圈產(chǎn)生的熱量：
Q=I²Rt=（2A）²×1.2Ω×3600s=17280J；
（3）電動(dòng)機(jī)的總功率P_總=UI=UI=12V×2A=24W，
產(chǎn)生熱量的功率P_熱=I²R=（2A）²×1.2Ω=4.8W；
機(jī)械功的功率P_機(jī)=P_總-P_熱=24W-4.8W=4.8W=19.2W，
效率η=$\frac{{P}_{機(jī)}}{{P}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{19.2W}{24W}$×100%=80%．
答：（1）電動(dòng)機(jī)內(nèi)線(xiàn)圈的電阻是1.2Ω；
（2）電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)軸負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)一小時(shí)，產(chǎn)生17280J的熱量；
（3）電能做機(jī)械功的功率為19.2W，此電動(dòng)機(jī)的效率是80%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了歐姆定律、電功公式、焦耳定律公式的應(yīng)用，知道電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)電路是純電阻電路、正常工作時(shí)為非純電阻用電器是解題的關(guān)鍵．