Question

20．如图所示，输入电压U恒为22V，灯泡L上标有“6V，12W”字样，电动机线圈的电阻R_M=2Ω，若灯泡恰能正常发光，求：
（1）电动机的输入功率；
（2）电动机的输出机械功率；
（3）若电动机突然卡住的瞬间，灯泡还能正常发光吗？（通过计算说明）

Answer 1

分析 （1）由灯泡铭牌可知灯泡额定电压是6V，额定功率是12W，由电功率的变形公式可以求出灯泡正常发光时的电流，电动机的输入功率${P}_{入}^{\;}={U}_{M}^{\;}{I}_{M}^{\;}$；
（2）由串联电路特点可以求出电动机的电压，由电功率公式可以求出电机总功率与热功率，进一步求出电动机的输出的机械功率；
（3）电动机突然卡住的瞬间，电动机相当于纯电阻，根据欧姆定律求出电路电流和灯泡的额定电流比较，判断灯泡是否能正常发光；

解答 解：（1）灯泡正常发光时，电动机的电压为U_M，电流为I_M
U_M=U-U_L=22-6V=16V
${I_M}={I_L}=\frac{P_L}{U_L}=\frac{12}{6}A=2A$
电动机的输入功率  P_入=U_MI_M=16×2=32W
（2）电动机的热功率    ${P_r}={I_M}^2{R_M}={2^2}×2W=8W$
电动机的输出机械功率  ${P}_{出}^{\;}={P}_{入}^{\;}-{P}_{r}^{\;}=32-8=24W$
（3）电动机卡住可看成纯电阻
灯泡电阻   ${R}_{L}^{\;}=\frac{{U}_{L}^{\;}}{{I}_{L}^{\;}}=\frac{6V}{2A}=3Ω$
由欧姆定律得电路电流   $I=\frac{U}{{R}_{M}^{\;}+{R}_{L}^{\;}}=\frac{22}{2+3}=4.4A$
电流I远大于灯泡正常发光电流2A，灯泡不能正常发光，可能烧坏
答：（1）电动机的输入功率32W；
（2）电动机的输出机械功率24W；
（3）若电动机突然卡住的瞬间，灯泡不能正常发光，可能烧坏

点评 电动机是非纯电阻电路，电动机的输入功率等于热功率与输出之和．