能量的转化与守恒(电动机的效率计算题)

电动机的效率计算题 2012.11.5

一、分析

1.能量转化问题：

通电不转动的时候：电能转化成热能（纯电阻电路）W=Q

可以根据已知通过的电流和两端电压求出线圈的电阻R=U 0/I 0

通电转动的时候：电能转化为机械能和热能（非纯电阻电路）

电动机消耗的总功率：P=UI 消耗的热功率：P

热=I 2R 机械功率：P= UI- I 2R

2.例题分析

例： 一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V ，电流为0.3A ；松开转轴，在线圈两端加电压为2V 时，电流为0.8A ，电动机正常工作。求：该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多

分析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：r=

I U =3

.03.0Ω=1Ω，电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为P 入=I 1·U l =0.8 ×2W=1.6W ，电动机的机械功率P 机=P 入一I 12·r=1.6W 一0.82×Lw=0.96W

二、巩固练习

1.小明认为：电风扇工作时，电能转化为叶片转动的机械能和线圈发热、摩擦等产生的内能。其中转化为机械能所做的功是 ，转化为内能所做的功是 (填“有用功”或“额外功”)。为了粗略探测电风扇正常工作的电能转化效率，小明用一个铭牌上标有额定电压为U ，但其他字迹不清的小型直流电风扇来进行实验，实验设计如下：

(1)按右图所示连接好电路(图中○M 为电风扇)，闭合开关，叶片转动，移动变阻器滑片至某一位置时，叶片刚好不转动，凑出此时电压表和电流表的示数分别为U 0、I 0，则线圈导体的电阻为 ；

(2)向 (填“左”或“右”)移动变阻器滑片，使电压表示数为额定电压U ，读出此时电流表的示数为l ；

(3)若忽略摩擦，只考虑线圈发热损耗，则电风扇正常工作时电能

转化效率的表达式η= (用测出的已知量表示)。

答案：有用功 额外功 (1)0

0I U (2)左 (3)000UI IU UI - 2. （作业本复习题）小华准备参加玩具赛车比赛，他运用如图所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机．设电池的电压恒定不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其，不转动，闭合开关后读出电流表的读数2A ；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0.6A ，则该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为（ ）

A ．91%

B ．70%

C ．30%

D ．9%

答案：B

根据条件可以求出机械功率的试题

3.某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，

电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以

v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，则电动机的线圈电阻R=

4Ω，电动机提升重物的效率η= 81.8%．（取g=10N/kg）