物理实验室有一个微型电动机,铭牌上标有“12V??3W”字样,电动机线圈电阻为1.92Ω.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

发布时间:2020-08-05 20:32:58

物理实验室有一个微型电动机,铭牌上标有“12V??3W”字样,电动机线圈电阻为1.92Ω.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与之串联接入电路如图,使小电动机恰好正常工作.求:
(1)所串联的电阻R的阻值
(2)小电动机正常工作时,电阻R消耗的电功率
(3)电动机工作时,主要把电能转化为机械能,还一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉.已知电流通过导体时产生的热量Q=I2Rt,求小电动机正常工作时的效率.

网友回答

解:(1)∵电动机的额定功率为P额=3W,额定电压为U额=12V,
∴电路中的电流为I=IR=I额===A,
而电源电压U=18V,
∴串联电阻分担的电压为:
UR=U-UM=18V-12V=6V,
∴R===24Ω,
(2)电动机正常工作时,电阻消耗的电功率:
PR=URIR=6V×A=1.5W;
(3)电动机正常工作时间为t时,
消耗的电能:
W电=Pt=P额t=3W×t,
产生的热量:
Q=I2Rt=(A)2×1.92Ω×t,
转化成的机械能:
W有用=W电-Q=3W×t-(A)2×1.92Ω×t,
∴小电动机正常工作时的效率:
η===96%.
答:(1)所串联的电阻R的阻值为24Ω;
(2)小电动机正常工作时,电阻R消耗的电功率为1.5W;
(3)小电动机正常工作时的效率为96%.

解析分析:(1)已知电动机的额定电压和额定功率,可利用公式I=计算电动机正常工作时的电流,再利用串联电路电压的特点,求出串联电阻两端的电压,最后利用公式R=计算串联电阻的阻值;
(2)已求出电动机正常工作时的电流和电阻两端的电压,可利用公式P=UI计算电阻消耗的电功率;
(3)电动机正常工作时,由焦耳定律求出产生的热量,由W=Pt求消耗的电能,则转化为机械能的能量为二者之差,再由效率公式可求得小电动机正常工作时的效率.

点评:第一、二问利用串联电路的特点和欧姆定律计算串联电阻的大小,再利用公式P=UI计算实际功率;第三问,在非纯电阻电路中,用W=Pt计算消耗的电能,用焦耳定律Q=I2Rt计算产生的热量.要求灵活选用公式分析求解.
以上问题属网友观点,不代表本站立场,仅供参考!