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| 电动机习题防误解方法 | 发布于:2018/08/14 | |
| 不少同学在做有关直流电动机的习题时，对“当电动机正常工作时，是非纯电阻电路；当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路”感到一头雾水。 例如：如图1所示，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，“8V、16W”的灯泡恰好能正常发光，电动机M绕组的电阻R0=1Ω，求电动机的输出功率。 不少同学不理解，为什么不能用路端电压8V除以电动机M绕组的电阻R0，算出通过电动机的电流？此处为什么不能把直流电动机看作纯电阻？ 电动机最重要的作用是输出机械能，带动机械负载运转做功。但电动机绕组电阻上有电流通过，会产生发热功率，导致电动机电路出现能量损耗。 电动机能量损耗不止表现在电动机M绕组的电阻上，还有电动机的磁路损耗、机械摩擦损耗、杂散损耗等。为了简化叙述，人教版高中物理选修3-1教材中没有提及这些损耗。 电动机M绕组的电阻R0上消耗的功率为热功率P热，也就是说R0为热功率P热在电路中的代表。根据人教版高中物理选修3-1教材“P电=P热+P机”， 电路中P热有了代表，而P机没有代表，容易引起误解。 为此，不妨再設一个电阻RJ代表机械功率P机，我称这个电阻为机械模拟等效电阻。这样，直流电动机的电路可等效为绕组的电阻R0与机械模拟电阻RJ的串联电路。图1的等效电路如图2所示。 当电动机被卡住不能运转时，轴上输出机械功率为0，此时机械模拟电阻RJ为0。有了模拟等效电路，由于机械模拟电阻为未知数，就不会用路端电压8V除以电动机M绕组的电阻R0来计算通过电动机的电流了。 此题正确的解题思路是：路端电压等于灯泡两端的电压，灯泡正常发光，就等于灯泡的额定电压；对内电路研究，用欧姆定律求出通过电源的电流，由P=EI求解电源的总功率；电动机两端电压等于灯泡的额定电压，根据电源的电流和灯泡的电流求出电动机的电流，根据能量守恒求解电动机的输出功率。 以后，再遇到有关电动机的习题，首先画出电动机的等效电路就不会误解了。作者：李纳米 来源：发明与创新·中学生 |
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