Question

9．小明用伏安法測出自制電動機線圈的電阻為1Ω．
（1）小明發(fā)現(xiàn)電動始終只能在某位置晃動而不能持續(xù)轉(zhuǎn)動，請幫他分析原因．
（2）修好后線圈兩端所加電壓為2V時，電流為0.8A，電動機正常工作，自制電動機的效率是多少？
（3）某次實驗時線圈與磁鐵接觸使得線圈無法轉(zhuǎn)動，此時小明發(fā)現(xiàn)線圈特別燙，試分析原因．

Answer 1

分析 （1）直流電動機中的換向器可以在線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時，自動改變線圈中的電流方向，改變線圈的受力方向，使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動下去；
（2）電動機工作電壓和通過的電流，可以得到總功率；已知線圈電阻和通過的電流，根據(jù)公式P=I²R計算線圈消耗的功率，總功率減去線圈消耗的功率就是電動機的輸出功率，輸出功率與總功率的比值就是這臺電動機的效率；
（3）用電器工作過程中將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能．

解答 解：
（1）將電動機線圈放在支架上，因為沒有換向器，不能改變線圈中的電流方向，就不能改變線圈的受力方向，所以閉合開關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)線圈只能偏轉(zhuǎn)至水平位置、不能持續(xù)轉(zhuǎn)動；這個位置物理學中稱為平衡位置，它是線圈平面與磁感線垂直的位置；
（2）因為P=UI，
所以電動機正常工作時的總功率為P=UI=2V×0.8A=1.6W；
線圈消耗的功率：P_圈=I²R_圈=（0.8A）²×1Ω=0.64W，
輸出功率：P_出=P_總-P_圈=1.6W-0.64W=0.96W，
這臺電動機的效率：η=$\frac{{P}_{輸出}}{{P}_{總}}$×100%=$\frac{0.96W}{1.6W}$×100%≈60%．
（3）實驗時線圈與磁鐵接觸使得線圈無法轉(zhuǎn)動，此時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
答：
（1）線圈處于平衡位置；
（2）60%；
（3）電能轉(zhuǎn)化為機械能．

點評 本題考查電動機工作原理、電功率、效率等的計算和能量轉(zhuǎn)化，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是知道在非純電阻電路中電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能．