电动机的效率计算题

电动机的效率计算题

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 =0.8A ×2V=1.6W ，电动机的机械功率P 机=P 入一I 12·r=1.6W

一(0.8A)2×1Ω=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I ；

(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)

00I U (2)左 (3)0

00UI 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）

4.(2013杭州)34. 某工地用电动起重机吊起重物，重物的质量m=400kg，

电源提供的电压U=220V，不计一切摩擦。当电动起重机以v=0.lm/s的

恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=2A (g取l0N/kg)

(1)电动机线圈的电阻R是多少？10欧

(2)电动机匀速提升质量m’ = 200kg的重物，电动机的输入功率不变，提

升速度是多少？0.2米/秒

如图14所示，建筑工地上的吊车是靠电动机来提升货物，货物重103N，电动机的额定电流为4A，电阻为20Ω；电动机正常工作时，作用在绳子上的拉力为500N，l分钟内将货物匀速提升了6m。求：（1）滑轮组的机械效率是多少？（2）电动机的额定功率是多少？

(1)33.3% (2)150W

1、物理实验室有一个微型电动机，铭牌上标有“12V3W”的字样。兴趣小组的同学想让这

个电动机正常工作，但手边只有一个电压恒为18V的电源，于是他们找来一个阻值合适的电阻R与之串联后接入电路（如图14所示），使小电动机刚好正常工作。

求：（1）小电动机正常工作时的电流；

（2）整个电路在1分钟的时间内消耗的总电能；

（3）小电动机正常工作时，电阻R消耗的电功率。

2、一台电风扇正常工作时，电机两端的电压为220 V，线圈电阻为1.5Ω，通过线圈的电流为0.2 A，这台电扇正常工作1 min 消耗多少J的电能？产生多少J的热量？

3、电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看．它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220V 电压时，通过电动机线圈的电流为50A。问：（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少，（2）已知电流通过导体时产生的热量Q=I2Rt（其中I、R和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是0.4Ω，则线圈每分钟产生的热量是多少? （3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少?

4、文韬同学的玩具电动车上有一微型直流电动机。从消耗电能方面看，其内部可等效为如图所示的电路。当电动机不转动时，相当于开关S置于“1”；当电动机正常工作时，相当于开关S置于“2”。电阻R1为线圈电阻，它的功率为发热功率；电动机对外做功的功率可用电阻R2的功率代替。

（1）当给它加0.3V电压时，电动机不转，电路中的电流为0.3A，求电阻R1的阻值；（2）当给它加3V的电压时，电动机正常工作时，电路中的电流为0.4A。求电动机的发热功率及对外做的功率。

（3）当给它加3V的电压而电动机被卡住（电机不转）时，求发热功率。

（4）比较（2）、（3）两个发热功率，你认为电动机正常工作时若被卡住，对电动机会产生什么危害。