高中物理含电动机电路的分析方法

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含电动机电路的分析分为两种情况,一种是电动机正常工作情况,另一种是电动机被卡住情况,下面刘叔物理分别讨论两种情况。

电动机正常工作情况

对于一般的电动机而言,电动机消耗的电能W=UIt,因为电动机有内阻,产生的热能Q=I²Rt,设电动机对外做功为W’,根据能量守恒可得W=Q+W’。

从功率的角度可得P=P热+P机,其中P=UI为电动机消耗的电能总功率,由加在电动机两端的电压和电流决定,P热=I²r,为线圈内阻消耗的热功率,P机为电动机对外做功的机械功率。

正常工作的电动机一定是非纯电阻,此时欧姆定律I=U/R不适用,电动机两端的电压U=IR+U出,R为电动机的内阻,U出 为电动机的输出电压,U可以通过将电压表加在电动机两端测出。电动机如果与电阻串联,通过电动机和电阻的电流相等;电动机如果与电阻并联,电动机和电阻两端的电压相等。

电动机被卡住时的情况

当电动机被卡住时,电动机不对外做功,变为纯电阻,其消耗的电能全部转化为热能,此时,一切适合纯电阻电路的规律和结论它都适用,但这样会导致通过电动机的电流过大,很可能会烧坏电动机。


例题:

1、如下图所示,电源电动势E=60V,内阻r=1Ω。电阻R=1Ω,电动机的内阻Ro=1.6Ω,电压表的示数Uo=50V,电动机工作正常,求电动机的输出功率。

解析:由E=Uo+I(r+R)可得,电路中的电流I=5A,由电动机能量关系,P出=Uo — I²Ro=210W

2、如下图所示,电源电动势E=12V,内阻r=2Ω,指示灯RL的阻值为16Ω,电动机M线圈电阻RM为2Ω,当开关S闭合时,指示灯RL的电功率P=4W.求:

(1)流过电流表A的电流

(2)电动机M输出的机械功率

答案:(1)2A  (2)7.5W

3、如下图所示,直流电动机和电炉并联后接在直流电路中,电源内阻r=1Ω,电炉的电阻R1=19Ω,

电动机线圈的电阻R2=2.0Ω。当开关S断开时,电源内电路消耗的功率P=25.0W;当S闭合时,干路中的电流I=12.6A。

(1)求电源的电动势E。

(2)求S闭合后电动机的机械功率。

(3)若S闭合后,正常转动的电动机的转子突然被卡住而停止转动,则电源的总功率为多大?(结果保留两位有效数字)

答案:(1)100V   (2)571.2W   (3)3.6×10³ W


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