Question

14．如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)為20V，內(nèi)阻r=0.5Ω，固定電阻R=3Ω，電路中標(biāo)有“3V 6W”的燈泡L和內(nèi)阻r′=0.5Ω的小型直流電動(dòng)機(jī)，電容為C=3μF的電容器接在電動(dòng)機(jī)的兩端．閉合開(kāi)關(guān)K，電動(dòng)機(jī)和燈泡恰好都正常工作．求：
（1）電路中的電流強(qiáng)度．   
（2）電容器的帶電量．
（3）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率．
（4）電源的總功率．

Answer 1

分析 （1）燈泡恰好都正常工作，電路中的電流強(qiáng)度等于燈泡的額定電流；
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律求解出電容器的電壓，根據(jù)Q=CU求解電容器的帶電量；
（3）根據(jù)P=UI-I²r′求解電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率；
（4）根據(jù)P=EI求解電源的總功率．

解答 解：（1）燈泡恰好都正常工作，故電路中的電流強(qiáng)度：
I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{6W}{3V}$=2A
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律，電容器的電壓：
U=E-I（r+R）-U_L=20-2×（0.5+3）-3=10V
電容器的帶電量：
Q=CU=3×10^-6F×10V=3×10^-5C
（3）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率：
P=UI-I²r′=10×2-2²×0.5=18W
（4）電源的總功率：
P=EI=20V×2A=40W
答：（1）電路中的電流強(qiáng)度為2A．
（2）電容器的帶電量為3×10^-5C．
（3）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率18W．
（4）電源的總功率為40W．

點(diǎn)評(píng) 本題是電路中基本題型．對(duì)于電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，是非純電阻電路，歐姆定律不成立，其兩端電壓U＞Ir′，不能對(duì)整個(gè)電路運(yùn)用歐姆定律求電流．