【疑惑】对含电动机电路的疑惑，请高手进指点小弟一下。

Question

都说含电动机的电路叫非纯电阻电路，欧姆定律不适用于对电路中电动机的分析，
电动机的功率p=u*I，热功率p=I*IRt，机械功率=总功率—热功率。

我想问：问什么电动机不符合欧姆定律？电动机不就是利用通电线圈在磁场中手里偏转的装置吗？，为什么不符合欧姆定律呢？
不要说这是非纯电阻电路不能用欧姆定律或者说电流做的功不只是发热，还有机械功。

还有，电动机的U、I、r 难道没有任何关系吗？要是没有的话，我们怎么知道电动机的额定电压？难道是试出来的？

还有，为什么通过电动机的电流总是比用偶欧姆定律算出来的小而不是大？

如果您对它比较了解，请您做一下全面的介绍，谢了!

Answer 1

一个电动机简化模型。两个平行导体棒，放在匀强磁场上，一个横棒垂直于他们滑动，有摩擦，这种题目很多了。导体均无电阻。在导体棒一头串联一个电阻R，这样构成一个电动机。接上电源就动，不是转动，也是电动。电动机是一样的道理。

接上电源以后，导体棒在磁场安培力作用下运动。由于导体切割磁感线，产生反向的感生电动势，等于串联了个反向的电源，这样电流就会下降，安培力就会减小，当安培力和摩擦力平衡的时候，横棒匀速运动，等效于电动机进入了匀速转动状态，这时候，反向的感应电动势恒定了，电路的电流比开始时小了，也稳定不变的。

如果加大导体棒的摩擦力，显然要有更大的安培力才能匀速转动，电流要大，那么反向的感应电动势就要小。速度就会降低。电动机的I，与Ur有关系，同时还与它所接的输出负载有关系。负载大到电动机拉不动的时候，就是说没有反向电动势，电流这时候是最大值U/r，安培力仍然小于摩擦力，那么电动机就无法拉动这个负载了。电动机的I跟线圈导线的直径有关系，直径小的就不能使用大的电流，会被烧断，所以电机设计时就确定了额定电压额定电流，就是说夹住转轴不让他转动的时候，U/r不能烧坏电机线圈。

电动机的电流总是比用偶欧姆定律算出来的小，原因就是前面说的，电动机转起来以后，会产生一个反向的感生电动势，串联在电路中，电阻两端的电动势降低了。

实际的电动机，导棒跟电阻是同一个东西，就是产生的反向感生电动势就直接加在线圈电阻上了。电源也有内阻，要做一个稍微复杂的计算。你应该也会算。

先说到这里，觉得哪里还不全面，可追问。追问

磁电式电流表利用的也是磁场对电流的作用，电磁力矩NBIS=扭转力矩kθ
这里为什么不考虑反电动势呢？测得的电流应该也小于原电流啊。

追答

磁电式电流表读数的时候，指针就不动了，所以不再切割磁感线，不产生反电动势。

追问

当电磁力矩NBIS=扭转力矩kθ时，为什么指针会静止不动而不是匀速转动？

追答

因为表针下面是弹簧啊。弹力力矩跟电磁力矩平衡的时候就不转了。角度再大，弹力力矩就大，就往回拉表针。角度不够，电磁力矩就大，就往前拉指针，直到平衡为止，指针就停止转动了。

追问

可是如果一物体水平方向上只受向左F1、向右F2的两个拉力，假设F2恒为定值，F1从零开始不断增大，直到等于F2.在这个过程中物体应该先做加速度逐渐减小的变加速运动，后坐匀速直线运动。但在这里，电磁力矩NBIS恒定不变，扭转力矩kθ从零开始逐渐增大，直到与电磁力矩NBIS相等，所以我认为和前面的情景应该一样啊，为什么会静止呢？

追答

事实上NBIS也不是恒定的，指针运动的时候是要随运动速度变化的。最终静止下来的时候是NBIS达到了最大值，这时候木有感生电动势了电流等于待测电流。
你前述的向左F1是不断增大，但是没有增大到大于F2的时候。所以会匀速。

其实这个过程跟弹簧测力计更容易比，用弹簧测力计称重，下面的重物是不变的重力，弹力是随着弹簧拉长而增大，按照你的意思是不是测力计指针也要匀速直线运动呢？事实上，可能会在平衡位置附近振动几次最后在摩擦阻力做功的作用下达到静止平衡状态，这时的读数就是物体重力。

电流表头一样，但是电流表头不会有太大的摩擦阻力，这里是用了电磁阻尼来实现的，表针运动就会有反向电动势，就会有电磁阻尼，所以表针会很快的在平衡位置静止下来。

Answer 2

问什么电动机不符合欧姆定律？因为电机电枢绕组中有感应电势，不简单的是一个电阻。如果看作是感应电势和阻抗的话，那么欧姆定律肯定也是成立的。
电动机的U、I、r 难道没有任何关系吗？之外还有一个E（感应电势）
电动机的电流就是电动机的电枢电流=（U-E）/Ra，所以电动机的电流总是比用偶欧姆定律算出来的小而不是大。

Answer 3

你知道纯电阻电路为什么能用欧姆定律吗?为什么是定律不是定理吗？
答案就是做实验得出的。
通过实验可知，非纯电阻电路不能用欧姆定律。
现在的理论是没法证明的。

Answer 4

线圈中有阻碍电流的电感，称感抗，与电阻对电流的影响类似，等你上到高中学多了慢慢就懂了

Answer 5

哈哈哈.......你是个很喜欢思考的初中生（我看出来了，我以前也想过）现在我可以简单的告诉你一些高中的东西。首先，不要听你们初中老师鬼扯（我一直认为都在鬼扯）真正的原因是：你知道电磁感应吧？磁生电。没错，线圈磁铁在运动中也会自己产生电动势。根据右手定则（不知道你们鬼扯的老师讲没讲，判断磁生电电流）产生的电动势恰好和电源方向是反着的抗拒电源电压。当它逐渐启动，越转越快，产生的电动势+电阻分压=电源电压此时平衡，这也是为什么不越转越快的原因。如果你可以让我改变一下你的题目，我可以解释的更详细。就比如一个电路，有一根导体棒在磁场中，串联着一个电阻和电源。自感电动势大小E=BLV其中b为磁场强度，L为导体棒长度，v为速度。根据你上面那一些公式，可以得到：U=Ir+BLV 而且这个导体棒还会受到磁场力F=BIL I 就是电流，如果把这两个公式连起来，当外力等于磁场力（学名叫安培力），你解方程就可以求出所有一切一切的东西了。电动机的摩擦力等于安培力的时候，电路稳定，你就可以计算了。至于B的确是测出来的。你爱怎么U^2/r就怎么算。也是一个道理，所有跟磁场有关的会产生感应电动势，剩下部分的总电压小于电源电压。所以，直接除得到的电流总是偏大。ok,可以了。这是高中的内容，如果你真的很感兴趣，我想你是看得懂的。当然很多时候不是一根棒这么简单，比如力方向大小会随着旋转而改变，你不用太深究，高中会有的。