Question

14．如圖所示是一種造型可愛的迷你小風扇，這種小風扇使用的電動機的額定電壓為3V，正常工作時通過線圈的電流為0.5A，線圈電阻約為1Ω，試求這種迷你風扇正常工作10分鐘：
（1）電風扇消耗的電能；
（2）電動機產生的熱量；
（3）若電動機被卡主時電動機的線圈不能轉動，此時電動機線圈可以看成一個定值電阻，它消耗的電能全部用來產生熱量，請計算電動機被卡住10分鐘內產生的熱量，并說明電動機被卡住時為什么容易被燒壞．

Answer 1

分析 （1）電動機正常工作時的電壓和額定電壓相等，根據W=UIt求出風扇消耗的電能；
（2）根據Q=I²Rt求出電動機產生的熱量；
（3）電動機被卡住，電路電流很大，線圈發(fā)熱功率較大，會損壞電機．

解答 解：（1）工作時間t=10min=600s，
則電動機消耗的電能：
W=UIt=3V×0.5A×600s=900J．
（2）根據焦耳定律可知：線圈上產生的熱量：
Q=I²Rt=（0.5A）²×1Ω×600s=150J．
（3）線圈卡住無法轉動，通過電動機的電流：
I′=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{1Ω}$=3A，
根據焦耳定律可知：線圈上產生的熱量：
Q′=I′²Rt=（3A）²×1Ω×10×60s=5400J．
由于線圈卡住無法轉動，電能無法轉化為機械能，消耗的電能全部轉化為內能，因此產生大量的熱，溫度迅速升高，會損壞電機．
答：（1）電風扇消耗的電能為900J；
（2）電動機產生的熱量為150J；
（3）電動機被卡住10分鐘內產生的熱量為5400J；
線圈卡住無法轉動，電能無法轉化為機械能．消耗的電能全部轉化為內能，因此產生大量的熱，溫度迅速升高，會損壞電機．

點評 本題考查了電功公式和焦耳定律的應用，關鍵是知道電動機消耗的電能減去線圈產生的熱量即為電動機輸出的機械能．
電動機是非純電阻電路，線圈產生的熱量小于電動機正常工作時消耗的總電能，知道線圈卡住無法轉動，電源電壓全部加在電阻上．