Question

12．用12V的電源為微型電動機供電的電路如圖（甲）所示．當單刀雙擲開關S₁、S₂均向上合上時，電動機開始轉動，電流I隨時間t變化的圖象如圖（乙）所示．當電流穩(wěn)定時，電動機正常工作．已知電動機轉動時歐姆定律不適用，并忽略溫度對電阻的影響，求
（1）當單刀雙擲開關S₁、S₂均向下合上時可改變電動機轉向（轉向或轉速）．
（2）電動機的電阻是10Ω，電動機正常工作時的效率是66.7%．

Answer 1

分析 （1）分析單刀雙擲開關S₁、S₂均向下合上時的電路變化得出答案．
（2）由圖乙可知電動機正常工作時的電流，利用P=UI求電動機正常工作時的功率．
由圖乙可知電動機剛開始轉動時的電流，此時根據歐姆定律求出電阻，正常轉動后，根據P=I²R求出電阻產生熱量的功率，則輸出功率（有用功率）等于電動機正常工作時的功率和發(fā)熱功率之差，利用η=$\frac{{P}_{輸出}}{P}$求電動機正常工作時的效率．

解答 解：
（1）根據開關的控制作用可以看出，單刀雙擲開關S₁、S₂均向下閉合時流入電動機的電流方向改變，可改變電動機的轉向，實現電動機的反轉．
（2）由圖乙可知電動機正常工作時的電流I=0.4A，此時電動機的功率P=UI=12V×0.4A=4.8W，
由圖乙可知電動機剛開始轉動時的電流I′=1.2A，
由歐姆定律得電動機的電阻：
R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{12V}{1.2A}$=10Ω，
電動機正常工作時發(fā)熱功率：P_熱=I²R=（0.4A）²×10Ω=1.6W，
P_輸出=P-P_熱=4.8W-1.6W=3.2W，
電動機正常工作時的效率：
η=$\frac{{P}_{輸出}}{P}$=$\frac{3.2W}{4.8W}$≈66.7%．
故答案為：（1）轉向；（2）10Ω；66.7%．

點評 本題考查了開關使用、歐姆定律的應用和效率的計算，要注意剛開始轉動時電路中只是電動機的電阻產生電流，電動機正常轉動時歐姆定律不適用．