乐乐是个玩具车迷，他发现自己最喜欢的一款遥控车有两个车轮是导向轮，只是用来控制行驶方向．另两个车轮是动力轮，通过一个小型电动机给这两个车轮提供动力，推动车辆前进后退．

Question

乐乐是个玩具车迷，他发现自己最喜欢的一款遥控车有两个车轮是导向轮，只是用来控制行驶方向．另两个车轮是动力轮，通过一个小型电动机给这两个车轮提供动力，推动车辆前进后退．仔细研究说明书后，他发现动力轮电动机所在的电路如图甲所示．电源电压为12V，图中开关S为双刀双掷开关，两个刀片之间用一个绝缘杆相连，通过遥控装置可实现同时将两个刀片向上打或向下打．电路接通时，电动机内的电流随时间变化的图象如图乙所示．

（1）当开关S₁闭合后，请说明开关S的作用．
（2）电动机线圈的电阻是多大？
（3）控制小车向前正常匀速直线行驶的过程中，电动机线圈内每分钟产生的热量是多少？

Answer 1

（1）电动机的转动方向与电流方向有关，根据图甲：
当开关S₁闭合后，S接上时，电动机电流由左向右，S接下时，电动机电流由右向左，
所以开关S向两个不同方向打时，通过电动机内的电流方向相反，可使电动机分别向相反的方向转动，从而实现让小车前进或后退．
（2）电路接通时，t=0，电动机还未开始转动，由图象可知通过的电流I=1.2A，
根据I=(U)/(R)得电动机线圈的电阻：R=(U)/(I)=(12V)/(1.2A)=10Ω；
（3）小车向前正常匀速直线行驶的过程中，电动机转动也是匀速的，所以电动机的电流稳定，
由图象此时电动机电流：I′=0.4A，
所以线圈内每分钟产生的热量：Q=I′²Rt=（0.4A）²×10Ω×60s=96J．
答：（1）开关S向两个不同方向打时，通过电动机内的电流方向相反，可使电动机分别向相反的方向转动，从而实现让小车前进或后退．
（2）电动机线圈的电阻是10Ω；
（3）小车向前正常匀速直线行驶的过程中，电动机线圈内每分钟产生的热量是96J．