Question

小華準備參加玩具賽車比賽，他利用如圖所示的電路來挑選一只能量轉換效率較高的電動機．設電源電壓為6V恒定不變，他先快速用手捏住電動機的轉軸，使其不轉動，閉合開關后讀出電流表的讀數為2A，請完成下列問題：
（1）則電動機線圈的電阻為多少？
（2）然后放手，當電動機正常轉動時，電流表的讀數為0.6A，則該玩具電動機正常轉動時1min產生的熱量為多少？
（3）此電動機將電能轉化為機械能的效率為多少？

Answer 1

分析：（1）當電機不轉時，電機可看作純電阻，由歐姆定律可求得電阻；
（2）當電機正常轉動時，電動機主要是將電能轉化為機械能，求產生的熱量Q時只能用由焦耳定律；
（3）先利用由電功的計算公式W=Pt=UIt求出消耗的電能，電動機轉化成的機械能即為W-Q；由效率公式可求得機械效率．

解答：解：（1）∵I=

U

R

∴電機不轉時，電動機線圈的電阻：R=

U

I

=

6V

2A

=3Ω；
（2）由焦耳定律可得電機轉動時產生的熱量：Q=I²Rt=（0.6A）²×3Ω×60s=64.8J；
（3）相同時間內消耗的電能為：W=Pt=UIt=6V×0.6A×60s=216J，
則機械效率為：η=

W-Q

W

×100%=

216J-64.8J

216J

×100%=70%．
答：（1）則電動機線圈的電阻為3Ω；
（2）該玩具電動機正常轉動時1min產生的熱量為64.8J；
（3）此電動機將電能轉化為機械能的效率為70%．

點評：在非純電阻電路中，電功W=UIt及焦耳定律Q=I²Rt分別用來求出消耗的電能和發熱量．