率由P0=I2U2=0.8×2.0w=1.6w计算.所以电动机的效率为η=/P=60%
【思维提升】电动机不转时为纯电阻,U=IR;电动机转动时为非纯电阻,U>IR.
【拓展3】如图所示为电解水的实验装置,闭合开关S后观察到电压表的示数为6.0V,电流表的示数为100mA. 在实验过程中消耗了何种形式的能量?转化成了何种形式的能量?
若通电10min,A管中将生成多少毫升气体.
已知每摩尔水被电解消耗280.8kj的能量,则10min内增加了多少化学能?
在电解池中产生了多少内能,在该实验中电解池两极间液体的电阻是多大?
【解析】在电解水的过程中,消耗了电能,转化成了化学能和内能,由能量转化及守恒定律,消耗的电能等于化学能和内能的总和.
因I=q/t,故q=It=0.1×600c=60c
到达阴极的氢离子和电子结合成氢原子,再结合成氢分子.每个电子带电e=1.6×10-19c,在10min内,在阳极生成氢气的物质的量为n=q/=60/mol=3.11×10-4mol 在标准状况下每摩尔氢气的体积为22.4L,所以在A管中生成氢气的体积V=3.11×10-4×22.4L=6.97mL
10min内增加的化学能E化=3.11×10-4×280.8×103j=87.3j
由能量守恒定律求得电解池中产生的内能
Q=E电-E化=IUt-E化=6×0.1×600j-87.3j=272.7j
再根据焦耳定律可求出电解池内两极间电阻R==272.20.12×600=45.4Ω 3.电表的改装
【例3】电流—电压两用电表的电路如图所示.已知图中S是双刀双掷开关,a、b、c、d、e、f为接线柱.双刀双掷开关的触刀掷向a、b,e与a接通,f与b接通;掷向c、d,e与c接通,f与d接通.电流表G的量程是0.001A,内阻是100Ω,电阻R1的阻值为9900Ω,R2的阻值是1.01Ω. 触刀掷向a、b时,此两用表是什么表?量程是多大? 触刀掷向c、d时,此两用表是什么表?量程是多大? 【解析】触刀掷向a、b时,R1与电流表串联,是电压表,其量程为U=Ig=0.001×V=10V
触刀掷向c、d时,R2与电流表并联,是电流表,其量程为I=Ig+IgRg/R2=A=0.1A
【思维提升】用表头改装成电流表时需要并联一个电阻,改装成电压表时需要串联一个电阻,根据这个原理可以判断出是什么表,并算出其量程.另外弄清双刀双掷开关结构也
是本题的一个重要细节.
【拓展4】四个相同的小量程电流表分别改装成两个电流表和两个电压表.已知电流表A1的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,改装好后把它们按图示接入电路,则
①电流表A1的读数大于电流表A2的读数; ②电流表A1的偏转角小于电流表A2的偏转角; ③电压表V1的读数小于电压表V2的读数; ④电压表V1的偏转角等于电压表V2的偏转角; A.①② B.②③ c.③④ D.①④ 易错门诊
【例4】有一起重机用的是直流电动机,如图所示,其内阻r=0.8Ω,线路电阻R=10Ω,电源电压U=150V,电压表示数为110V,求: 通过电动机的电流; 输入到电动机的功率P入;
电动机的发热功率Pr,电动机输出的机械功率. 【错解】I=Um/r=110/0.8A=137.5A P入=IUm=kw=15.12kw
Pr=I2r=kw=15.12kw P机=P入-Pr=0
【错因】I=U/r对电动机不适用. 【正解】I=/R=4A P入=UmI=w=440w Pr=I2r=w=12.8w P机=P入-Pr=427.2w
【思维提升】电功表示的是电流通过导体时消耗的全部电能都转化为其他形式的能,电热仅表示电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分电能,两者是不同的物理量,不能混淆.计算公式不能通用,只有对纯电阻元件两者算出的结果才是一致的.两者可通过能量的转化与守恒定律联系起来. 课
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