Question

14．某同學(xué)在學(xué)習直流電動機時，用直流電動機做了幾次實驗，把它接入不同電壓的電路中，所得結(jié)果如下：

電動機的電壓	電動機工作狀態(tài)	通過電動機的電流
0.2V	不轉(zhuǎn)動	0.4A
2.0 V	正常轉(zhuǎn)動	1.0A

求：（1）電動機線圈的電阻多大？
（2）電動機正常工作過程中被突然卡住不轉(zhuǎn)時，電流多大？
（3）若消耗的電能只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能，那么排除故障后，電動機正常轉(zhuǎn)動1分鐘得到多少J的機械能？

Answer 1

分析 （1）已知電動機不轉(zhuǎn)動時的電壓和電流，根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$求出線圈電阻．
（2）突然卡住時，電動機不轉(zhuǎn)動，工作電壓為2V，電流通過線圈，根據(jù)公式I=$\frac{U}{R}$算出此時電流；
（3）根據(jù)電動機在工作時，W總=W機+Q（線圈產(chǎn)生的熱量），W總是電動機消耗的電能，利用W=UIt計算，由焦耳定律Q=I²Rt計算線圈產(chǎn)生的熱量．

解答 解：
（1）當電動機不轉(zhuǎn)動時，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時歐姆定律是適用的，
由表中數(shù)據(jù)可知，電動機線圈電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.2V}{0.4A}$=0.5Ω；
（2）電動機正常工作時，由表中數(shù)據(jù)可知其兩端電壓U₁=2V，
突然卡住時，電動機兩端電壓仍然為2V，
此時的電流I₁=$\frac{{U}_{1}}{R}$=$\frac{2.0V}{0.5Ω}$=4A；
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，電動機正常工作時其兩端電壓U₁=2V，通過的電流I₀=1A，
轉(zhuǎn)動1分鐘消耗的電能：W=U₁I₀t=2V×1A×60s=120J，
正常工作時電流通過線圈產(chǎn)生的熱量：Q=I₀²Rt=（1A）²×0.5Ω×60s=30J，
電動機正常工作1分鐘轉(zhuǎn)化的機械能：W_機=W-Q=120J-30J=90J．
答：（1）電動機線圈的電阻為0.5Ω；
（2）電動機正常工作過程中被突然卡住不轉(zhuǎn)時，電流為4A；
（3）若消耗的電能只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能，那么排除故障后，電動機正常轉(zhuǎn)動1分鐘能得到90J的機械能．

點評 本題考查電動機在不動時線圈電阻的計算，和突發(fā)情況下電流的計算，本題應(yīng)用到歐姆定律，歐姆定律是我們解題經(jīng)常用到的公式，一定學(xué)會公式及其變形的靈活運用．