12 基础课：电动机

复习：电与热

一、非纯电阻元件，计算电功、电功率只能用下面两个公式：

电功率：$P=UI$

电功/消耗的电能：$W=UIt$

二、非纯电阻元件计算热功能律的公式

热功率：$P=I^{2}R$

热工/产生的热量：$Q=I^{2}Rt$

三、对于纯电阻元件：电全部转化成热，所以电功=热功，电功率=热功率。

电动机

电动机将电势能->机械能 + 热能。

电势能转化为“机械能 + 热能”。

电动机等效结构

等效成理想电动机串联一个电阻。

电压表只能测电动机的总电压。

因为发动机在工作的时候会有电磁感应现象，从而产生感抗（会对电流有阻碍作用，但不会生热，只会有电压）。

所以对于发动机，欧姆定律失效：$U_{\mathrm{发}}\ne Ir$，$Ir$ 只能算出电动机内阻的分压。

算电压的坑

算电动机 U，只能曲线救国，不能直接用 𝑼 = 𝑰𝒓 算！

错误：$U=Ir=5V$

正确：$U=20-1\times 10=10V$

只要对电动机用了欧姆定律，就掐自己一下！

电动机三大功率

$$P_{\mathrm{电}}=P_{\mathrm{机}}+P_{\mathrm{热}}$$

计算功率的公式

电阻 VS 电动机

例题

题 1

解

$P_{\mathrm{机}}=P_{\mathrm{电}}-P_{\mathrm{热}}$

$=IU-I^{2}r$

$=1320-18=1302W$

$W_{\mathrm{机}}=1302J$

$D$

题 2

TIP

输入功率：电功率；输出功率：机械功率。

解

$I=\frac{P}{U}=\frac{12}{6}=2A$

$W_{\mathrm{热}}=I^{2}r=4\times 0.5=2W$

A 对。

$U_{\mathrm{电}}=12-6=6V$

$P_{\mathrm{入}}=UI=6\times 2=12W$

B 错。

$W_{\mathrm{出}}=12-W_{\mathrm{热}}=12-2=10W$

C 错。

D $P_{\mathrm{总}}=UI=12\times 2=24W$

D 错。

$A$

题 3

解

$U_R=160-110=50V$

$I_R=\frac{50}{10}=5A$

A 对。

$P_{\mathrm{电}}=UI=110\times 5=550W$

B 对。

C $P_{\mathrm{热}}=I^{2}r=25\times 0.6=15W$

$P_{\mathrm{机}}=550-12=535W$

C 错。

D 对。

$C$

题 4

解

$U_{\mathrm{外}}=E-Ir=12.5-58\times 0.05$

$=12.5-58\times \frac{1}{2}\times 0.1$

$=12.5-2.9=9.6V$

A 对。

$E=10(R_{\mathrm{灯}}+r)$

$12.5=10(R_{\mathrm{灯}}+0.05)$

$1.25=R_{\mathrm{灯}}+0.05$

$R_{\mathrm{灯}}=1.2\mathrm{\Omega }$

$I_{\mathrm{灯}}=\frac{9.6}{1.2}=8A$

$I_{\mathrm{发}}=58-8=50A$

B 错。

$P_{\mathrm{电}}=50\times 9.6=480W$

C 错。

$P_{\mathrm{机}}=480-P_{\mathrm{热}}$

$=480-2500\times 0.02$

$=480-50$

$=430W$

D 对。

$AD$

题 5

TIP

$n=\frac{P_{\mathrm{机}}}{P_{\mathrm{总}}}=\frac{P_{\mathrm{总}}-P_{\mathrm{热}}}{P_{\mathrm{总}}}\times 100$

解

（1）

$P_{\mathrm{热}}=I^2{R}_{\mathrm{发}}=400\times 2.5=1000W$

$P_{\mathrm{机}}=Fv=mgv=2400\times 5=12000W$

$P_{\mathrm{总}}=P_{\mathrm{热}}+P_{\mathrm{机}}=13000W$

$U=\frac{P}{I}=\frac{13000}{20}=\frac{1300}{2}=650V$

（2）

$Q=P_{\mathrm{热}}t=1000\times 30=30000J$

（3）

$W_{\mathrm{机}}=P_{\mathrm{机}}t=12\times {10}^3\times 30$

$360000J$

（4）

$n=\frac{P_{\mathrm{机}}}{P_{\mathrm{总}}}=\frac{12}{13}\approx 92$