题文

电车、电气列车、电动自行车、电动摩托车、电动汽车已相继诞生，为现代化城市交通的发展做出了巨大贡献。请回答：  （1）这些电动工具的“心脏”是什么？它是利用什么原理制成的？  （2）电动交通工具有哪些优点？目前电动交通工具的最大问题是什么？ （3）一辆无轨电车行驶时平均速度为36km/h，阻力为2200N，如果电车效率为80%，所用电压为550V，那么通过电动机电流为多少？

题型：计算题  难度：偏难

答案

解：（1）电动工具的“心脏”是电动机。它是利用磁场对电流的作用的原理制成的。        （2）电动交通工具的优点是：操作方便、无污染、节省能源、体积小等（答案不唯一） 电动交通工具的最大问题是：我国的电力资源不足         （3）50A

据专家权威分析，试题“电车、电气列车、电动自行车、电动摩托车、电动汽车已相继诞生，..”主要考查你对  直流电动机，电功率的计算公式的变形，能源革命  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

直流电动机电功率的计算公式的变形能源革命

考点名称：直流电动机

• 电动机的原理：
  

  工作原理	直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的，它在工作时将电能转化为机械能
  基本构造	直流电动机主要由两部分组成，即能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子，电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。如图所示
  能量转化	电能转化为机械能
  换向器	(1)构造：由两个铜制半球环构成 (2)作用：能自动地改变线圈中的电流方向，使线圈能连续转动
  优点	构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小，价格便宜、无污染

• 直流电动机和交流电动机的比较：
  

  		直流电动机	交流电动机
  构造	相同	均由磁体，线圈组成
  	不同	需要换向器(两个半铜环)，外电路上有电源	用两个铜环和电刷连接电路，外电路上无电源
  原理	相同	均受磁场方向影响
  	不同	磁场对通电线圈的作用	电磁感应现象
  用途	相同	两者一起帮助人类利用水能、内能、核能等
  	不同	电能转化为机械能机械能	转化为电能

  补充：区别电动机与发电机，要分清是运动产生电，还是通电后运动，从而确定电能与机械能的转化；装置方面一个有电源，一个没有电源，电动机是通电产生运动，所以有电源的是电动机，没电源的是发电机。

• 直流电动机不转或转速过小的原因：
       安装直流电动机模型时，线圈不转的原因主要有电路开路、磁铁无磁性和线圈处于平衡位置等几种情况。转速过小是因为电流小或磁性弱。

  例1正确连接好直流电动机模型的电路后，合上开关，电动机不转，试列出可能产生故障的原因及相应排除故障的方法。
  (1)____，排除故障的办法____；
  (2)____，排除故障的办法____；
  (3)____，排除故障的办法____。

  解析：通电线圈在磁场作用下才能运动，如果磁铁失去磁性，电动机就不会转动。电动机靠换向器改变线圈中电流方向，使线圈连续转动，但若换向器接触不良，则不能使线圈连续转动。线圈通过平衡位置时靠的是惯性，但线圈如果原来是静止在平衡位置的，那么线圈将保持静止的状态。

  答案：(1)磁铁无磁性   更换磁铁(2)线圈处于平衡位置  让线圈转过平衡位置(3)电刷与换向器接触不良 可压紧电刷与换向器

  用控制变量法判断通电导体在磁场中受力情况：
        通电导体在磁场中受力情况的判定常与电动机原理对应结合，通电导体在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关：

  例如图所示，导体放入(a)图磁场中的受力方向已经标出，请在(b)图、(c)图上标出它的受力方向。
  

  解析：通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线方向都有关系。
  比较图(a)、(b)：磁感线方向相同，都是垂直纸面向里，电流方向相反，受磁场力方向也应相反，(a)图向左，则(b)图向右。
  比较图(b)、(c)：电流方向相同而磁场方向相反，受到磁场力的方向也应该相反，因(b)图水平向右，所以(c)图应水平向左。

  答案：如图甲、乙
  

考点名称：电功率的计算公式的变形

• 解读电功率的计算公式：
       电功率的四个表达式：（1）定义式：P=W/t。（2）反映电学特点的普适式P=UI。与欧姆定律结合后得到的(3)式P=I2R。（4）式P=U2/R。
       电功率是反映电能消耗快慢的物理量，定义为1秒钟内消耗电能的多少，因此，用所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间，就得到定义式P=W/t。 
  
       经实验研究证明，电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积，即P=UI。电压和电流是电路中最重要的物理量。有电压才可能有电流。电能是通过电荷有规律的运动转化成其它形式的能量的，电荷有规律的运动就形成电流。没有电流就不会消耗电能，当然也就不会有电能转化为其它形式的能量。所以，P=UI广泛应用于电功率的计算。
      
      与欧姆定律结合得到的（3）式P=I²R、（4）式P=U²/R适用于纯电阻电路。因为，欧姆定律反映的是导体中的电流与导体两端电压和导体电阻之间的关系，是在纯电阻电路中得出的，所以，它只适用于纯电阻电路。如：白炽灯、电阻、电热器等，不适用于含电动机的电路和输变电电路的计算。由于串联电路中电流处处相等，所以在串联电路中，使用（3）式P=I