能量的转化与守恒（电动机的效率计算题）

电动机的效率计算题 2012.11.5
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=U0/I0
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=I2R
机械功率：P= UI- I2R
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===1，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=I1·Ul=0.8 ×2W=1.6W，电动机的机械功率P机=P入一I12·r=1.6W一0.82×Lw=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U0、I0，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l；
(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= (用测出的已知量表示)。
答案：有用功 额外功 (1) (2)左 (3)
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=
44Ω，电动机提升重物的效率η= 81.8%81.8%．（取g=10N/kg）