Question

小華組裝了一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)模型，她將電動(dòng)機(jī)模型接入如圖（a）所示的電路中，已知電源電壓U=3V，并保持不變，接通電路后，電動(dòng)機(jī)沒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表讀2A；電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表讀數(shù)I=0.8A，已知電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖（b）所示，摩擦不計(jì)，求：



（1）電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)1min消耗的電能W和線圈產(chǎn)生的熱量Q．
（2）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P．
（3）電動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率η．

Answer 1

（1）t=1min=60s，由W=UIt得
電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)消耗的電能W=3V×0.8A×60s=144J．
電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)：由I=

U

R

得：R=

U

I

=

3V

2A

=1.5Ω；
由Q=I²Rt得
Q=（0.8A）²×1.5Ω×60=57.6J
（2）由能量守恒得，電機(jī)輸出的機(jī)械功W₁=W-Q=144J-57.6J=86.4J
機(jī)械功率P=

W-Q

t

=

W1

t

=

86.4J

60s

=1.44W
（3）由能量轉(zhuǎn)化與守恒知，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能與內(nèi)能，
能量利用率η=

W1

W

×100%=

86.4J

144J

×100%=60%．
答：（1）電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)消耗的電能為144J，線圈產(chǎn)生的熱量Q為57.6J．
（2）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P為1.44W．
（3）電動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率η為60%．