17《专题二 与电动机有关的计算》（课件PPT+教案）

专题解读

当电动机正常工作时，不遵循欧姆定律，不能利用欧姆定律进行相关的计算；当电动机被卡住时，线圈直接接在电源上，可以利用欧姆定律进行相关计算。

电动机正常工作时，把电能转化为机械能和内能，其中，电能W＝UIt、内能Q＝I2Rt、机械能W机＝W－Q、电功率P＝UI、热功率P热＝I2R、机械功率P机＝P－P热、电能转化为机械能的效率或。

题型专练

题型一  电热综合

例1  一个实验用的电动机与电流表串联后接在6 V直流稳压电源上。闭合开关后电动机并没有转动，这时电流表的读数为5 A，检查发现电动机轴上的齿轮被卡住了。

(1)排除故障后，让电动机带动轻负载转动，这时电流表的读数为1 A，此时电动机做的机械功的功率为多少瓦？

(2)当电动机在工作过程中由于负载太大或其他原因不能正常转动时，能不能给电动机通电？你能说出其中的原因吗？

解：(1)电动机线圈的电阻。

当电动机转动时，消耗的总功率

P总＝U×＝6 V×1 A＝6 W，

电动机线圈的发热功率

P热＝×R＝(1 A)2×1.2 Ω＝1.2 W，

电动机做的机械功的功率

P机＝P总－P热＝6 W－1.2 W＝4.8 W。

(2)不能给电动机通电。当电动机不能正常转动时，由于电动机线圈的电阻很小，电路中的电流很大，线圈发热功率大，容易烧坏电动机。

题型二  力电综合

例2 某一太阳能电动车由太阳能电池提供动力，如图是它的电路简化图，光能转化为电能储存在太阳能电池中，提供电动机转动需要的动力，可通过改变调速电阻来调节电动机转速。已知太阳能电池电压为600 V。请回答以下问题：

(1)当调速电阻的滑片P在最右端时，调速电阻接入电路的阻值为10 Ω，闭合开关S，电压表示数为500 V，此时电动机的电功率是多少？

(2)当调速电阻的滑片P滑到最左端时，电动机电功率达到18 kW，此时电流表示数为多大？

解：（1）调速电阻两端电压U调=U-U机=600 V-500 V=100 V，

I===10 A。

电动机的电功率P=U机I=500 V×10 A=5 000 W=5 kW。

（2）当调速电阻的滑片P滑到最左端时，电路中只有电动机连入电路：此时电动机两端的电压=U=600 V，

由P′=，则电流表的示数I′===30 A。

【变式训练】

某商厦每层楼高3 m，小明看到工作人员将360 kg的货物在一楼放入载货电梯内，闭合开关，仅用25 s的时间，便将货物运到六楼，小明对载货电梯产生了浓厚的兴趣，他通过查阅资料了解到该载货电梯的结构及工作电路如图所示，电梯是通过电动机带动钢丝绳提升货物的，电动机线圈电阻为2.4 Ω，电梯厢(含动滑轮)的质量为140 kg，提升上述货物时电流表的示数为20 A，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，g取10 N/kg，请解答下列问题：

(1)匀速提升过程中钢丝绳上的拉力多大？

(2)电梯工作时消耗的总电能是多少？

(3)电动机工作时的效率多大？

变式训练答案

解：(1)电梯厢和货物的总重G＝mg＝(m货＋m厢)g＝(360 kg＋140 kg)×10 N/kg＝5 000 N。

匀速提升过程中钢丝绳上的拉力F＝＝＝1 250 N。

(2)电梯工作时电路消耗的总电能 W＝UIt＝220 V×20 A×25 s＝1.1×105 J。

(3)电流通过电动机产生热量Q＝I2Rt＝(20 A)2×2.4 Ω×25 s＝2.4×104 J，

电动机输出的有用功W有＝Gh＝5 000 N×3 m×5＝7.5×104 J，

电动机消耗的电能W电＝W有＋Q＝7.5×104 J＋2.4×104 J＝9.9×104 J，

电动机工作时的效率η=×100%=×100%≈75.8%。