劉治英 呂廷芬

摘?要：含電動(dòng)機(jī)電路的分析是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，針對這個(gè)問題，我的教學(xué)從能量關(guān)系、電動(dòng)機(jī)的工作原理、實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面來突破。使學(xué)生清楚地認(rèn)識(shí)到，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，歐姆定律不再適用，且I

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī);歐姆定律;機(jī)械功率

一、從能量關(guān)系來分析

先來區(qū)分幾個(gè)功率：

P=UI、P=Wt適用于任何電路的電功率的計(jì)算。

P=I2R、P=U2R只適用于純電阻電路的電功率的計(jì)算。

P=I2R適用于任何電路的熱功率的計(jì)算。

電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)輸入功率（即電動(dòng)機(jī)消耗的總功率）一部分轉(zhuǎn)化為熱功率，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率。由能量守恒定律得P電=P出+P熱，即UI=P出+I2R。

（1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，有UI=P出+I2R，得I

（2）電動(dòng)機(jī)工作過程中一旦被卡住，可將電動(dòng)機(jī)看成純電阻，電動(dòng)機(jī)中的電流I發(fā)生了變化，所以不能再用P=I2R計(jì)算電動(dòng)機(jī)在這種情況下的熱功率，可以通過I′=UR 計(jì)算出電動(dòng)機(jī)被卡住后的電流，再由P=I′2R 計(jì)算。

正常工作的電動(dòng)機(jī)被卡住后，電動(dòng)機(jī)兩端電壓不變，所以電動(dòng)機(jī)被卡住后的功率可以直接用P=U2R計(jì)算。

下面兩種角度可以很好地讓學(xué)生體會(huì)電動(dòng)機(jī)正常工作、卡住時(shí)，電流為什么變化，電流怎樣變化。

二、從電動(dòng)機(jī)的工作原理來分析

聯(lián)系教材中電動(dòng)機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)切割磁感線產(chǎn)生反電動(dòng)勢E反，I=E-E反R。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)受阻，即轉(zhuǎn)動(dòng)變慢時(shí)，速度減小，反電動(dòng)勢減小，I變大。電動(dòng)機(jī)完全被卡住時(shí)，反電動(dòng)勢變?yōu)榱?，I=ER。

電動(dòng)機(jī)剛開始工作時(shí)E反=0，I=ER;

電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)I=E-E反R，電流較小，I

電動(dòng)機(jī)被卡住時(shí)E反=0，I=ER，同剛開始工作時(shí)，此兩種情況下，電流最大，電動(dòng)機(jī)耗電最多。

注意：真實(shí)的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和原理比上述復(fù)雜得多，這里分析的只是簡化模型。

三、從實(shí)驗(yàn)角度來證明

將小電動(dòng)機(jī)與電流表、干電池串聯(lián)，在電路接通時(shí)，我們記錄電動(dòng)機(jī)正常工作、受到一點(diǎn)阻力、受到很大阻力以及電動(dòng)機(jī)被卡住時(shí)的電流。

這個(gè)過程中，電動(dòng)機(jī)中電流逐漸變大。所以含電動(dòng)機(jī)電路，電動(dòng)機(jī)一旦被卡住，此時(shí)電流不再是正常工作時(shí)的電流，電流是正常工作時(shí)的3.2倍。換用1.5～6 V之間的各種電源重做實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)被卡住后，電流是正常工作時(shí)的幾倍甚至十幾倍，此時(shí)，接觸電動(dòng)機(jī)的手明顯感受到電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，很容易燒毀儀器。

從實(shí)驗(yàn)的角度，直觀、形象地反映了電動(dòng)機(jī)負(fù)載、阻力不同或輸出功率不同時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流的變化。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電流的狀況有了深刻的認(rèn)識(shí)與體會(huì)。

綜上所述，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，由于反電動(dòng)勢存在，電動(dòng)機(jī)線圈兩端的電壓為外加電壓與反電動(dòng)勢之差，不是外加電壓，不能用外加電壓除以線圈電阻求電流。但電動(dòng)機(jī)剛開始工作和被卡住時(shí)，反電動(dòng)勢為零，線圈兩端的電壓就是外加電壓，可以用外加電壓除以線圈電阻求電流，此時(shí)電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于純電阻，適用于純電阻電路的公式全都可以用。

參考文獻(xiàn)

[1]邱兆林;陳洪運(yùn). 為什么正常運(yùn)轉(zhuǎn)的直流電機(jī)中I≠U/R[J].中學(xué)生物理，2013（19）.

[2]黃立培. 電動(dòng)機(jī)控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.