含電動機電路的分析分為兩種情況,一種是電動機正常工作情況,另一種是電動機被卡住情況,下面劉叔物理分別討論兩種情況。
電動機正常工作情況
對于一般的電動機而言,電動機消耗的電能W=UIt,因為電動機有內阻,產生的熱能Q=I2Rt,設電動機對外做功為W’,根據能量守恒可得W=Q+W’。
從功率的角度可得P=P熱+P機,其中P=UI為電動機消耗的電能總功率,由加在電動機兩端的電壓和電流決定,P熱=I2r,為線圈內阻消耗的熱功率,P機為電動機對外做功的機械功率。
正常工作的電動機一定是非純電阻,此時歐姆定律I=U/R不適用,電動機兩端的電壓U=IR+U出,R為電動機的內阻,U出 為電動機的輸出電壓,U可以通過將電壓表加在電動機兩端測出。電動機如果與電阻串聯,通過電動機和電阻的電流相等;電動機如果與電阻并聯,電動機和電阻兩端的電壓相等。
電動機被卡住時的情況
當電動機被卡住時,電動機不對外做功,變為純電阻,其消耗的電能全部轉化為熱能,此時,一切適合純電阻電路的規律和結論它都適用,但這樣會導致通過電動機的電流過大,很可能會燒壞電動機。
例題:
1、如下圖所示,電源電動勢E=60V,內阻r=1Ω。電阻R=1Ω,電動機的內阻Ro=1.6Ω,電壓表的示數Uo=50V,電動機工作正常,求電動機的輸出功率。
解析:由E=Uo+I(r+R)可得,電路中的電流I=5A,由電動機能量關系,P出=Uo — I2Ro=210W
2、如下圖所示,電源電動勢E=12V,內阻r=2Ω,指示燈RL的阻值為16Ω,電動機M線圈電阻RM為2Ω,當開關S閉合時,指示燈RL的電功率P=4W.求:
(1)流過電流表A的電流
(2)電動機M輸出的機械功率
答案:(1)2A? (2)7.5W
3、如下圖所示,直流電動機和電爐并聯后接在直流電路中,電源內阻r=1Ω,電爐的電阻R1=19Ω,電動機線圈的電阻R2=2.0Ω。當開關S斷開時,電源內電路消耗的功率P=25.0W;當S閉合時,干路中的電流I=12.6A。
(1)求電源的電動勢E。
(2)求S閉合后電動機的機械功率。
(3)若S閉合后,正常轉動的電動機的轉子突然被卡住而停止轉動,則電源的總功率為多大?(結果保留兩位有效數字)
答案:(1)100V? ?(2)571.2W? ?(3)3.6×103 W