单选题
某电机线圈电阻为欧,通过的电流为4安,工作30分钟发出的热量是( )
A
14400J
B
100J
C
60J
D
120J
答案解析
正确答案:A
解析:
该题目存在关键信息缺失:题干中“某电机线圈电阻为欧”未给出具体电阻数值(应为“R = ? Ω”),但答案已知为A(14400 J),可据此反推电阻值,并验证计算逻辑。以下从物理原理出发,严谨解析。
一、核心知识点:焦耳定律
电流通过导体产生的热量(电热)由焦耳定律决定:
Q = I² R t
其中:
- Q 为热量,单位为焦耳(J);
- I 为通过导体的电流,单位为安培(A);
- R 为导体的电阻,单位为欧姆(Ω);
- t 为通电时间,单位为秒(s)。
注意:该公式适用于纯电阻电路,即电能全部转化为内能的情形。电机线圈虽含感抗,但在计算其自身电阻发热(铜损)时,仍可用 Q = I²Rt 计算其电阻发热部分,这是工程中常规处理方式。
二、题目数据整理:
- 电流 I = 4 A;
- 时间 t = 30 分钟 = 30 × 60 s = 1800 s;
- 热量 Q = 14400 J(选项A,且为正确答案);
代入焦耳定律求解电阻 R:
Q = I² R t
⇒ R = Q / (I² t) = 14400 J / [(4 A)² × 1800 s]
= 14400 / (16 × 1800)
= 14400 / 28800
= 0.5 Ω
因此,题干中缺失的电阻值应为 **0.5 欧姆**(即“某电机线圈电阻为0.5欧”)。印刷或录入时遗漏了数值。
三、验证选项:
代入 R = 0.5 Ω,I = 4 A,t = 1800 s:
Q = I² R t = 4² × 0.5 × 1800 = 16 × 0.5 × 1800 = 8 × 1800 = 14400 J
与选项A完全一致。
其余选项错误原因分析:
- B(100 J):数量级过小,相当于仅通电约0.016秒产生的热量,与30分钟严重不符;
- C(60 J)和D(120 J):同样远小于实际值,可能源于单位换算错误(如误将30分钟当作30秒)、漏乘I²或R,或误用公式(如用Q = I R t等错误形式)。
四、易错点强调:
1. 时间单位必须换算为秒,若误用分钟代入,会得到 Q = 16 × R × 30 = 480R,当R=0.5时得240 J,仍不等于任一选项,说明本题必须用秒;
2. 不能使用 Q = U I t 或 Q = U² t / R,因题干未提供电压U,且电机工作时端电压不等于I·R(存在反电动势),但电阻发热部分恒为I²Rt,与外加电压无关;
3. 电机总电能消耗 ≠ 发热量,但本题明确问“线圈发出的热量”,即特指电阻发热,故适用焦耳定律。
结论:正确答案为A(14400 J),前提是线圈电阻为0.5 Ω;题目缺少数值属命题疏漏,但根据答案可唯一确定该隐含条件,且计算过程严格符合物理定义与单位制要求。
相关知识点:
电机发热算热量,公式Q=I²Rt用得上
题目纠错
新版-合肥仁创职业培训学校有限公司电工(四级)理论知识考核练习题
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