Question

4．如圖所示的電路中，電源電動勢E=12V，內(nèi)電阻r=1Ω，電動機M的電阻R₀=1.0Ω．閉合電鍵S后，標有“8V、16W”的燈泡L恰能正常發(fā)光．求閉合電鍵后：
（1）電源提供的總功率；電源的輸出功率
（2）電動機的發(fā)熱功率；電動機的輸出功率
（3）電動機的效率．

Answer 1

分析 （1）圖中燈泡兩端的電壓等于路端電壓，燈泡正常發(fā)光，其電壓就等于燈泡的額定電壓．對內(nèi)電路研究，由歐姆定律求出流過電源的電流，由P=EI求解電源的總功率．由總功率減去內(nèi)部損耗的功率即得電源的輸出功率．
（2）電動機兩端電壓等于燈泡的額定電壓，根據(jù)電源的電流和燈泡的電流求出電動機的電流，根據(jù)P=UI求得電動機的總功率的大小；根據(jù)P=I²R₀求解電動機的熱功率；
（3）根據(jù)η=$\frac{{P}_{出}}{P}×100%$求解電動機的效率．

解答 解：（1）小燈泡正常發(fā)光，故路端電壓為U=8V，
根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：E=U+Ir，
代入數(shù)據(jù)解得：I=4A；
電源的總功率：P_總=EI=12V×4A=48W；
電源的輸出功率：P_出=UI=8V×4A=32W；
（2）通過燈泡的電流：I_L=$\frac{{P}_{L}}{U}=\frac{16W}{8V}=2A$；
故通過電動機的電流：I_M=I-I_L=4-2=2A；
電動機的發(fā)熱功率：P_熱=I_M²R₀=2²×1=4W；
電動機的總功率：P=U_MI_M=8×2=16W；
故電動機的輸出功率為：P_機=P-P_熱=16W-4W=12W；
（3）電動機的機械效率為：η=$\frac{{P}_{機}}{P}×100%=\frac{12W}{16W}×100%=75%$；
答：1）電源提供的總功率為48W，電源的輸出功率為32W；
（2）電動機的發(fā)熱功率為4W，電動機的輸出功率為12W；
（3）電動機的效率為75%．

點評 對于電動機電路，要正確區(qū)分是純電阻電路還是非純電阻電路，關(guān)鍵要搞清電源和電動機總功率、輸出功率和內(nèi)部損耗功率之間的關(guān)系，知道總功率等于輸出功率和內(nèi)部損耗功率之和．