含电动机问题的三种处理办法

刘治英 吕廷芬

摘 要：含电动机电路的分析是学生学习的难点，针对这个问题，我的教学从能量关系、电动机的工作原理、实验三个方面来突破。使学生清楚地认识到，电动机正常工作时，欧姆定律不再适用，且I

关键词：电动机;欧姆定律;机械功率

一、从能量关系来分析

先来区分几个功率：

P=UI、P=Wt适用于任何电路的电功率的计算。

P=I2R、P=U2R只适用于纯电阻电路的电功率的计算。

P=I2R适用于任何电路的热功率的计算。

电动机正常工作时输入功率（即电动机消耗的总功率）一部分转化为热功率，一部分转化为机械功率。由能量守恒定律得P电=P出+P热，即UI=P出+I2R。

（1）电动机正常工作时，有UI=P出+I2R，得I

（2）电动机工作过程中一旦被卡住，可将电动机看成纯电阻，电动机中的电流I发生了变化，所以不能再用P=I2R计算电动机在这种情况下的热功率，可以通过I′=UR 计算出电动机被卡住后的电流，再由P=I′2R 计算。

正常工作的电动机被卡住后，电动机两端电压不变，所以电动机被卡住后的功率可以直接用P=U2R计算。

下面两种角度可以很好地让学生体会电动机正常工作、卡住时，电流为什么变化，电流怎样变化。

二、从电动机的工作原理来分析

联系教材中电动机线圈转动时切割磁感线产生反电动势E反，I=E-E反R。

當电动机线圈转动受阻，即转动变慢时，速度减小，反电动势减小，I变大。电动机完全被卡住时，反电动势变为零，I=ER。

电动机刚开始工作时E反=0，I=ER;

电动机正常工作时I=E-E反R，电流较小，I

电动机被卡住时E反=0，I=ER，同刚开始工作时，此两种情况下，电流最大，电动机耗电最多。

注意：真实的电动机结构和原理比上述复杂得多，这里分析的只是简化模型。

三、从实验角度来证明

将小电动机与电流表、干电池串联，在电路接通时，我们记录电动机正常工作、受到一点阻力、受到很大阻力以及电动机被卡住时的电流。

这个过程中，电动机中电流逐渐变大。所以含电动机电路，电动机一旦被卡住，此时电流不再是正常工作时的电流，电流是正常工作时的3.2倍。换用1.5～6 V之间的各种电源重做实验。发现电动机被卡住后，电流是正常工作时的几倍甚至十几倍，此时，接触电动机的手明显感受到电动机发热，很容易烧毁仪器。

从实验的角度，直观、形象地反映了电动机负载、阻力不同或输出功率不同时，电动机电流的变化。通过实验，学生对电动机正常工作时电流的状况有了深刻的认识与体会。

综上所述，电动机正常工作时，由于反电动势存在，电动机线圈两端的电压为外加电压与反电动势之差，不是外加电压，不能用外加电压除以线圈电阻求电流。但电动机刚开始工作和被卡住时，反电动势为零，线圈两端的电压就是外加电压，可以用外加电压除以线圈电阻求电流，此时电动机相当于纯电阻，适用于纯电阻电路的公式全都可以用。

参考文献

[1]邱兆林;陈洪运. 为什么正常运转的直流电机中I≠U/R[J].中学生物理，2013（19）.

[2]黄立培. 电动机控制[M].北京：清华大学出版社，2013.