Question

4．如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)阻r=1Ω，電路中接入標(biāo)有“3V、6W”的燈泡L和內(nèi)阻r′=0.5Ω的小型直流電動(dòng)機(jī)時(shí)恰都能正常工作，求：
（1）電動(dòng)機(jī)的額定工作電壓．
（2）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的功率公式可求得電流大小，再由閉合電路歐姆定律可求得電動(dòng)機(jī)兩端的電壓；
（2）根據(jù)功率公式P=UI可求得總功率，由P=I²r可求得熱功率，再由PP_總-P_r可求得輸出功率；則可由η=$\frac{{P}_{出}}{{P}_{總}(cāng)}×100%$求得機(jī)械效率．

解答 解：（1）電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{6}{3}$=2A；
電池內(nèi)阻r上的電壓U_r=Ir=2×1=2V；
則電動(dòng)機(jī)兩端的電壓U=E-U_r=7-2=5V；
（2）電動(dòng)機(jī)的總功率P_總=UI=5×2=10W；
電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻的熱功率P_r=I²r′=4×0.5=2W；
電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率P_機(jī)=P_總-P_r=10-2=8W；
故電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率η=$\frac{8}{10}×100%$=80%；
答：（1）電動(dòng)機(jī)的額定工作電壓為5V．
（2）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率為80%．

點(diǎn)評(píng) 在計(jì)算電功率的公式中，總功率用P=IU來(lái)計(jì)算，發(fā)熱的功率用P=I²R來(lái)計(jì)算，如果是計(jì)算純電阻的功率，這兩個(gè)公式的計(jì)算結(jié)果是一樣的，但對(duì)于電動(dòng)機(jī)等非純電阻，第一個(gè)計(jì)算的是總功率，第二個(gè)只是計(jì)算發(fā)熱的功率，這兩個(gè)的計(jì)算結(jié)果是不一樣的．