Question

【题目】现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力。某直流电动机的铭牌上标有“220V 5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω。

（1）电动机的工作原理是什么？

（2）该电动机正常工作1h，消耗多少电能？电动机线圈产生多少热量？

（3）在工作过程中，电动机因故障卡住无法转动，很快就闻到焦糊味道，请你从能量转化角度解释这个现象。

Answer 1

【答案】（1）通电导体在磁场中受到力的作用；

（2）1.98×107J 9×105J；

（3）线圈卡住无法转动，电能无法转化为机械能。消耗的电能全部转化为内能，因此产生大量的热，使线圈的温度迅速升高

【解析】

（1）电动机的工作原理可由电与磁的知识得出；（2）消耗的电能可由公式W=Pt得出，因为电动机的额定功率可通过铭牌得出，时间是1小时；电动机线圈产生的热量只能由焦耳定律求出，因为此时电流做的功并不都用来转化为热能，而将大部分的电能转化为机械能，只有少部分转化为热能，但焦耳定律的公式中需要有电流，故再由额定电压和额定功率计算出额定电流来，再通过焦耳定律求出线圈产生的热量；（3）如果电动机被卡住而不能转动，说明电能不再转化为机械能，而全部转化为热能，电动机因为短时间内放出大量的热而很快就闻到了焦糊的味道。

（1）通电导体在磁场中受到力的作用；

（2）电动机消耗的电能W＝Pt＝5.5kW×1h＝5.5kWh＝5.5×3.6×106J=1.98×107J。

由公式P＝UI得，通过电动机的电流I＝＝25A；

由焦耳定律可知Q＝I2Rt=（25A）2×0.4Ω×3600s=9×105J；

（3）线圈卡住无法转动，电能无法转化为机械能。消耗的电能全部转化为内能，因此产生大量的热，使线圈的温度迅速升高