电动机是将电能转化成机械能的机器,但由于线圈内部有电阻,所以同时还有一部分电能转化成内能。如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r=0.4Ω,电路中另一电阻R=10Ω,直流电压U=160V,电压表示数UV=110V。试求:
(1)通过电动机的电流;
(2)输入电动机的电功率;
(3)电动机线圈的发热功率;
(4)若电动机以v=0.9m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(g取10N/kg)
解析:
图中电动机与定值电阻R串联,串联电路中电流处处相等,电压表测量电动机两端的电压。
(1)定值电阻R的电压为:
UR=U﹣UV=160V﹣110V=50V,
通过电动机的电流等于通过R的电流,为:
(2)电压表测量电动机两端的电压,已知电压表示数UV=110V,输入电动机的电功率为:
P输入=UVI=110V×5A=550W;
(3)已知电动机内电阻r=0.4Ω,由P=UI=I2R可知,电动机线圈的发热功率为:
P发热=I2r=(5A)2×0.4Ω=10W;
(4)电动机输出的电功率为:
P输出=P输入﹣P发热=550A﹣10W=540W,
电动机的拉力:
电动机以v=0.9m/s匀速竖直向上提升重物,电动机对物体的拉力和物体的重力为平衡力,二者大小相等,
故改重物的重力:
G=F=600N,
由G=mg得,该重物的质量:
故
(1)通过电动机的电流为5A;
(2)输入电动机的电功率为550W;
(3)电动机线圈的发热功率为10W;
(4)若电动机以v=0.9m/s匀速竖直向上提升重物,该重物的质量为60kg。
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