Question

小华准备参加玩具赛车比赛，他利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．设电源电压为6V恒定不变，他先快速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为2A，请完成下列问题：
（1）则电动机线圈的电阻为多少？
（2）然后放手，当电动机正常转动时，电流表的读数为0.6A，则该玩具电动机正常转动时1min产生的热量为多少？
（3）此电动机将电能转化为机械能的效率为多少？

Answer 1

分析：（1）当电机不转时，电机可看作纯电阻，由欧姆定律可求得电阻；
（2）当电机正常转动时，电动机主要是将电能转化为机械能，求产生的热量Q时只能用由焦耳定律；
（3）先利用由电功的计算公式W=Pt=UIt求出消耗的电能，电动机转化成的机械能即为W-Q；由效率公式可求得机械效率．

解答：解：（1）∵I=

U

R

∴电机不转时，电动机线圈的电阻：R=

U

I

=

6V

2A

=3Ω；
（2）由焦耳定律可得电机转动时产生的热量：Q=I²Rt=（0.6A）²×3Ω×60s=64.8J；
（3）相同时间内消耗的电能为：W=Pt=UIt=6V×0.6A×60s=216J，
则机械效率为：η=

W-Q

W

×100%=

216J-64.8J

216J

×100%=70%．
答：（1）则电动机线圈的电阻为3Ω；
（2）该玩具电动机正常转动时1min产生的热量为64.8J；
（3）此电动机将电能转化为机械能的效率为70%．

点评：在非纯电阻电路中，电功W=UIt及焦耳定律Q=I²Rt分别用来求出消耗的电能和发热量．