Question

14．如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，“8V、16W”的灯泡恰好能正常发光，电动机M绕组的电阻R₀=1Ω，求：
（1）路端电压；
（2）电路的内压U_内；
（3）电源的总功率；
（4）电动机的输出功率．

Answer 1

分析 （1）图中灯泡两端的电压等于路端电压；
（2）灯泡正常发光，其电压就等于灯泡的额定电压．对内电路研究，由欧姆定律求出流过电源的电流，由P=EI求解电源的总功率．由总功率减去内部损耗的功率即得电源的输出功率．
（3）电动机两端电压等于灯泡的额定电压，根据电源的电流和灯泡的电流求出电动机的电流，根据P=UI求得总功率的大小；
（4）电动机两端电压等于灯泡的额定电压，根据电源的电流和灯泡的电流求出电动机的电流，根据能量守恒求解电动机的输出功率．

解答 解：（1）灯泡正常发光，U=U_额=8V，
（2）功率为P=P_额=16W，
由P=UI得 I₁=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{16}{8}$A=2A
则电源内阻的电压U_内=E-U=10V-8V=2V
（3）由欧姆定律得流过电源的电流I=$\frac{{U}_{内}}{r}$=$\frac{2}{0.5}$A=4A
通过灯泡的电流I_灯=$\frac{{p}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{16}{8}$A=2A
电动机的电流I_M=I-I_灯=4A-2A=2A
电动机消耗的总功率P₁=UI_M=8×2=16W
（4）电动机发热功率P_热=I_M²R₀=2²×1=4W
所以电动机的机械功率P₂=P_M-P_热=16-4=12W
答：
（1）路端电压为8V；
（2）电路的内压U_内为2V；
（3）电源的总功率为16W；
（4）电动机的输出功率为12W．
（4）电动机的输出功率为12W．

点评 对于电动机电路，要正确区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路：当电动机正常工作时，是非纯电阻电路；当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路．