Question

現(xiàn)在電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車逐漸普及，它們都采用電動(dòng)機(jī)來獲得動(dòng)力。某直流電動(dòng)機(jī)的銘牌上標(biāo)有“220V 5.5kW”，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為0.4Ω。

（1）電動(dòng)機(jī)的工作原理是什么？

（2）該電動(dòng)機(jī)正常工作1h，消耗多少電能？電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生多少熱量？

（3）在工作過程中，電動(dòng)機(jī)因故障卡住無法轉(zhuǎn)動(dòng)，很快就聞到焦糊味道，請(qǐng)你從能量轉(zhuǎn)化角度解釋這個(gè)現(xiàn)象。

 

Answer 1

【答案】

（1）通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用；

（2）1.98×10⁷J    9×10⁵J；

（3）線圈卡住無法轉(zhuǎn)動(dòng)，電能無法轉(zhuǎn)化為機(jī)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(dòng)機(jī)的工作原理可由電與磁的知識(shí)得出；（2）消耗的電能可由公式W=Pt得出，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的額定功率可通過銘牌得出，時(shí)間是1小時(shí)；電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量只能由焦耳定律求出，因?yàn)榇藭r(shí)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(jī)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(jì)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(dòng)機(jī)被卡住而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，說明電能不再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而全部轉(zhuǎn)化為熱能，電動(dòng)機(jī)因?yàn)槎虝r(shí)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(chǎng)中受到力的作用；

（2）電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)，電能無法轉(zhuǎn)化為機(jī)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(diǎn)：電動(dòng)機(jī)的工作原理，焦耳定律。