小昕准备参加玩具赛车比赛,他运用如图所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机。设电池的电压恒定不变,他先用手捏住电动机的转轴,使其不转动,闭合开关后读出电流表的读数为2A;然后放手,当电动机正常转动时,又读出电流表的读数为0.6A。则该玩具电动机正常转动时的效率为 。
解析:设电源电压为U,线圈直流电阻为r,则当电动机被捏住时,其电路为纯电阻电路,电流I1=2A,故线圈电阻为
r=
U
I1
放手后,正常转动过程中,设机械功率为P2,由于电路为非纯电阻电路,此时电流I2=0.6A,电能转化为机械能和内能。所以
P电=P机+P内 即
UI2=P2+I22r 故
P2=UI2-I22r=UI2-I22
其效率为:
P2
UI2-I22
I2
0.6A
η=
=
=1-
=70%
P电
UI2
2A
答案:70%
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