Question

电动机M和电灯L并联之后接在直流电源上，电动机内阻r′=1Ω，电灯灯丝电阻R=10Ω，电源电动势ε=12V，内阻r=1Q，当电压表读数为10V时，求电动机对外输出的机械功率。

Answer 1

9(W)

【错解分析】错解：由部分电路的欧姆定律，=1A，由于L 与M并联，流过的电流与其电阻成反比，
,

上述错解过程中有两处致命的错误：一是将电动机视为纯电阻处理了，电动机不属于纯电阻，而是将电能转化为机械能，错解中利用了并联电路中支路电流与电阻成反比的结论是不恰当的，因为该结论只适用于纯电阻电路，二是不明确电动机的输入功率P_M入与输出功率P_M出的区别，I_M²r′是电动机内阻发热功率。三者的关系是：P_M入=P_M出+I_M²r′。
【正解】根据题意画出电路图，如图所示。

由全电路欧姆定律ε= U+Ir得出干路电流

由已知条件可知：流过灯泡的电流

电动机的输出功率的另一种求法：以全电路为研究对象，从能量转化和守恒的观点出发P_源=P_路。本题中电路中消耗电能的有：内电阻、灯泡和电动机，电动机消耗的电能又可分为电动机输出的机械能和电动机自身消耗的内能。即Iε=I²r+I_L²R+P_M出+I_M²r′。
P_M出＝Iε-(I²r+I_L²R++I_M²r′)=9(W)
【点评】站在能量转化与守恒的高度看电路各个部分的作用。就可以从全局的角度把握一道题的解题思路，就能比较清醒地分清公式规律的适用范围和条件。