电动机习题防误解方法
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电动机习题防误解方法 发布于:2018/08/14
    不少同学在做有关直流电动机的习题时,对“当电动机正常工作时,是非纯电阻电路;当电动机被卡住不转时,是纯电阻电路”感到一头雾水。
  例如:如图1所示,电源电动势E=10V,内阻r=0.5Ω,“8V、16W”的灯泡恰好能正常发光,电动机M绕组的电阻R0=1Ω,求电动机的输出功率。
  不少同学不理解,为什么不能用路端电压8V除以电动机M绕组的电阻R0,算出通过电动机的电流?此处为什么不能把直流电动机看作纯电阻?
  电动机最重要的作用是输出机械能,带动机械负载运转做功。但电动机绕组电阻上有电流通过,会产生发热功率,导致电动机电路出现能量损耗。
  电动机能量损耗不止表现在电动机M绕组的电阻上,还有电动机的磁路损耗、机械摩擦损耗、杂散损耗等。为了简化叙述,人教版高中物理选修3-1教材中没有提及这些损耗。
  电动机M绕组的电阻R0上消耗的功率为热功率P热,也就是说R0为热功率P热在电路中的代表。根据人教版高中物理选修3-1教材“P电=P热+P机”, 电路中P热有了代表,而P机没有代表,容易引起误解。
  为此,不妨再設一个电阻RJ代表机械功率P机,我称这个电阻为机械模拟等效电阻。这样,直流电动机的电路可等效为绕组的电阻R0与机械模拟电阻RJ的串联电路。图1的等效电路如图2所示。
  当电动机被卡住不能运转时,轴上输出机械功率为0,此时机械模拟电阻RJ为0。有了模拟等效电路,由于机械模拟电阻为未知数,就不会用路端电压8V除以电动机M绕组的电阻R0来计算通过电动机的电流了。
  此题正确的解题思路是:路端电压等于灯泡两端的电压,灯泡正常发光,就等于灯泡的额定电压;对内电路研究,用欧姆定律求出通过电源的电流,由P=EI求解电源的总功率;电动机两端电压等于灯泡的额定电压,根据电源的电流和灯泡的电流求出电动机的电流,根据能量守恒求解电动机的输出功率。
  以后,再遇到有关电动机的习题,首先画出电动机的等效电路就不会误解了。作者:李纳米 来源:发明与创新·中学生
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