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如图所示,已知电源电动势ε=20V,内阻r=1Ω,当接入固定电阻R=4Ω时,电路中标有“3V 4.5W”的灯泡L和内阻r′=0.5Ω的小型直流电动机恰能正常工作,求:
(1)电路中的电流强度?
(2)电动机的额定工作电压?
(3)电源的总功率和电动机的输出功率?
解:(1)串联电路中灯L正常发光,电动机正常工作,所以电路中电流强度为灯L的额定电流
灯L的电阻
灯L的额定电流为
电路中电流强度I=1.5A
(2)电路中的电动机是非纯电阻电路。根据能量守恒,电路中
ε=UR+UL+Ur+Um
Um=ε-UR-UL-Ur=ε-I(R+RL+r)=20-1.5×(2+4+1)=9.5V
(3)电源总功率P=Iε=1.5×20=30W
电动机的输出功率P'=1.5×9.5-1.52×0.5=13.125W
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