Question

現(xiàn)在電動自行車、電動汽車逐漸普及，它們都采用電動機來獲得動力。某直流電動機的銘牌上標(biāo)有“220V 5.5kW”，電動機線圈的電阻為0.4Ω。
（1）電動機的工作原理是什么？
（2）該電動機正常工作1h，消耗多少電能？電動機線圈產(chǎn)生多少熱量？
（3）在工作過程中，電動機因故障卡住無法轉(zhuǎn)動，很快就聞到焦糊味道，請你從能量轉(zhuǎn)化角度解釋這個現(xiàn)象。

Answer 1

（1）通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用；
（2）1.98×10⁷J    9×10⁵J；
（3）線圈卡住無法轉(zhuǎn)動，電能無法轉(zhuǎn)化為機械能。消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此產(chǎn)生大量的熱，使線圈的溫度迅速升高

解析分析：（1）電動機的工作原理可由電與磁的知識得出；（2）消耗的電能可由公式W=Pt得出，因為電動機的額定功率可通過銘牌得出，時間是1小時；電動機線圈產(chǎn)生的熱量只能由焦耳定律求出，因為此時電流做的功并不都用來轉(zhuǎn)化為熱能，而將大部分的電能轉(zhuǎn)化為機械能，只有少部分轉(zhuǎn)化為熱能，但焦耳定律的公式中需要有電流，故再由額定電壓和額定功率計算出額定電流來，再通過焦耳定律求出線圈產(chǎn)生的熱量；（3）如果電動機被卡住而不能轉(zhuǎn)動，說明電能不再轉(zhuǎn)化為機械能，而全部轉(zhuǎn)化為熱能，電動機因為短時間內(nèi)放出大量的熱而很快就聞到了焦糊的味道。
（1）通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用；
（2）電動機消耗的電能W＝Pt＝5.5kW×1h＝5.5kWh＝5.5×3.6×10⁶J=1.98×10⁷J。
由公式P＝UI得，通過電動機的電流I＝＝25A；
由焦耳定律可知 Q＝I²Rt=（25A）²×0.4Ω×3600s=9×10⁵J；
（3）線圈卡住無法轉(zhuǎn)動，電能無法轉(zhuǎn)化為機械能。消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此產(chǎn)生大量的熱，使線圈的溫度迅速升高
考點：電動機的工作原理，焦耳定律。