小华组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图（a）所示的电路中，已知电源电压U=3V，并保持不变，接通电路后，电动机没转动时，电流表读2A；电动机正常转动，电流表读数I=0

Question

小华组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图（a）所示的电路中，已知电源电压U=3V，并保持不变，接通电路后，电动机没转动时，电流表读2A；电动机正常转动，电流表读数I=0.8A，已知电动机正常工作时的能量转化关系如图（b）所示，摩擦不计，求：

（1）电动机正常转动1min消耗的电能W和线圈产生的热量Q．
（2）电动机输出的机械功率P．
（3）电动机能量转换效率η．

Answer 1

（1）t=1min=60s，由W=UIt得
电机正常运转时消耗的电能W=3V×0.8A×60s=144J．
电机不转时：由I=(U)/(R)得：R=(U)/(I)=(3V)/(2A)=1.5Ω；
由Q=I²Rt得
Q=（0.8A）²×1.5Ω×60=57.6J
（2）由能量守恒得，电机输出的机械功W₁=W-Q=144J-57.6J=86.4J
机械功率P=(W−Q)/(t)=(W1)/(t)=(86.4J)/(60s)=1.44W
（3）由能量转化与守恒知，电能转化为机械能与内能，
能量利用率η=(W1)/(W)×100%=(86.4J)/(144J)×100%=60%．
答：（1）电机正常运转时消耗的电能为144J，线圈产生的热量Q为57.6J．
（2）电动机输出的机械功率P为1.44W．
（3）电动机能量转换效率η为60%．