Question

小明同學認為：電風扇工作時，電能轉化為葉片轉動的機械能和線圈發(fā)熱、摩擦等產生的內能．其中轉化為機械能所做的功是

有用功

，轉化為內能所做的功是

額外功

．（選填“有用功”或“額外功”）為了粗略探測電風扇正常工作的電能轉化效率，小明用一個銘牌上標有額定電壓為U，但其它字跡不清的小型直流電風扇來進行實驗，實驗設計如下：
（1）按如圖所示連接好電路（圖中為電風扇），閉合開關，葉片轉動，移動變阻器滑片至某一位置時，葉片剛好不轉動，讀出此時電壓表和電流表的示數(shù)分別為U₀、I₀，則線圈導體的電阻為

U0

I0

；
（2）向

左

 （選填“左”或“右”）移動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為額定電壓U，讀出此時電流表的示數(shù)為I；
（3）若忽略摩擦，只考慮線圈發(fā)熱損耗，請你寫出電風扇正常工作時電能轉化效率η的表達式 （用測出的已知量表示）．

Answer 1

分析：（1）電動機轉化為機械能所做的功是有用功，轉化為內能所做的功是額外功．當葉片剛好不轉動時，電動機電路是純電阻電路，根據(jù)歐姆定律求出線圈導體的電阻．
（2）電動機不轉動，說明電動機的電壓低于額定電壓，可向左移動滑動變阻器滑片，使變阻器分擔的電壓減小，使電動機的電壓增大．
（3）根據(jù)能量守恒定律求出輸出功率，根據(jù)電風扇正常工作時效率等于輸出功率與輸入電功率之比，求出效率．

解答：解：電動機轉化為機械能所做的功是有用功，轉化為內能所做的功是額外功．
（1）當葉片剛好不轉動時，根據(jù)歐姆定律得，線圈導體的電阻R=

U0

I0

．
（2）電動機不轉動，說明電動機的電壓低于額定電壓，可向左移動滑動變阻器滑片，使變阻器分擔的電壓減小，使電動機的電壓增大，達到額定電壓．
（3）電風扇正常工作時，輸入功率為P_電=UI，輸出功率為P_出=UI-I²R
則效率為η=

P出

P電

=

UI-I2R

UI

=

UI0-IU0

UI0

故答案為：
有用功，額外功   
（1）

U0

I0

； （2）左；（3）

UI0-IU0

UI0

．

點評：對于電動機，電路是純電阻電路還是非純電阻電路，關鍵看電能如何轉化，如電能全部轉化為內能，其電路即為純電阻電路．