Question

如图所示，已知电源电动势E=16V，内阻r=1Ω，定值电阻R=4Ω，小灯泡上标有“3V，4.5W”字样，小型直流电动机的线圈电阻r；=1Ω，
开关闭合时，小灯泡和电动机均恰好正常工作．求：
（1）电路中的电流强度；
（2）电动机两端的电压；
（3）电动机的输出功率．

Answer 1

分析：（1）以小灯泡为研究，小灯泡是纯电阻电路，根据额定电压和功率求出电路中的电流．
（2）根据欧姆定律求出电动机两端的电压．
（3）由公式P=UI求出电动机的总功率P_总．电动机的输出功率是机械功率，根据能量守恒可知P_出=P_总-P_热，P_热=I²r′．

解答：解：（1）电路中电流 I=

PL

UL

=

4.5

3

A=1.5A；
（2）电动机两端的电压 U_M=E-U_L-I（R+r）=[16-3-1.5×（4+1）]V=5.5V；
（3）电动机的总功率 P_总=U_MI=5.5×1.5W=8.25W；
电动机线圈热功率 P_热=I²r′=1.5²×1W=2.25W，
电动机的输出功率 P_输=P_总-P_热=8.25W-2.25W=6W；
答：
（1）电路中的电流强度为1.5A；
（2）电动机两端的电压为5.5V；
（3）电动机的输出功率为6W．

点评：当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立，求电功率只能用P=UI，求电热只能用P=I²R，求机械功率要根据能量守恒得到P_机=P_总-P_热．