Question

5．在計算電動機工作時所消耗的電功率時，小杰和小施產(chǎn)生了分歧，小杰利用公式P=IU計算電動機所消耗的電功率，小施利用P=I²R來計算電動機所消耗的電功率．（已知：電動機線圈電阻為2Ω，電動機工作時兩端的電壓為220V，通過電動機的電流強度為4A）．
（1）請你判斷這兩位同學計算電動機所消耗的電功率的方法是否正確，并說明理由．
（2）求這臺電動機工作5min時，電動機線圈產(chǎn)生的熱量．
（3）求這臺電動機工作5min時所做的機械功．

Answer 1

分析 （1）計算電動機所消耗的電功率應(yīng)該利用公式P=UI來計算，U為電動機兩端的電壓，I為通過電動機的電流，利用公式P=I²R只能計算線圈電阻消耗的功率．
（2）已知通過的電流和工作時間以及線圈的電阻，根據(jù)焦耳定律計算就可．
（3）電動機在時間t內(nèi)所做的機械功等于電流做的總功減去線圈產(chǎn)生的熱量．

解答 解：（1）小杰正確，小施不正確，因為P=I²R只是線圈的發(fā)熱功率，而電動機正常工作時消耗的電能沒有全部轉(zhuǎn)化為機械能，有一部分轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，所以利用P=I²R來計算電動機所消耗的電功率是錯誤的．
（2）這臺電動機在時間t=5min=300s內(nèi)，電動機線圈產(chǎn)生的熱量：
Q=I²Rt=（4A）²×2Ω×300s=9600J．
（3）電動機在時間t=5min=300s內(nèi)所做的機械功：
W=W_電-Q=UIt-Q=220V×4A×300s-9600J=2.544×10⁵J．
答：（1）小杰正確，小施不正確，因為P=I²R只是線圈的發(fā)熱功率，而電動機正常工作時消耗的電能沒有全部轉(zhuǎn)化為機械能，有一部分轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，所以利用P=I²R來計算電動機所消耗的電功率是錯誤的．
（2）這臺電動機工作5min時，電動機線圈產(chǎn)生的熱量9600J．
（3）這臺電動機工作5min時所做的機械功2.544×10⁵J．

點評 本題考查電功率和焦耳定律計算公式及其變形的靈活運用，難點是知道公式P=I²R只適用于純電阻電路，也就是電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路．