Question

2009年12月26日9時，武漢、長沙、廣州三地同時首發(fā)中國國產速度可達350km/h“和諧號”高速列車，自此，中國鐵路進入高鐵時代．“和諧號”動車組列車是利用電動機牽引前進，據(jù)報道，現(xiàn)在有一種列車節(jié)能新技術--再生制動技術，即列車在350km/h以上的速度上實施制動以后，從350km/h降到90km/h完全是靠牽引電動機變成了發(fā)電機的運行狀態(tài)，利用列車的巨大慣性產生電能，達到減速的效果．只有當列車速度降到90km/h以下，才開始實施第二階段的機械制動．
（1）電動機、發(fā)電機是利用什么物理原理制成的？
（2）簡述電動機能量的轉化過程．
（3）請你簡要描述列車在第二階段機械制動過程中的能量轉化過程．
（4）請你解釋“利用列車的巨大慣性產生電能”的意思．

Answer 1

分析：（1）發(fā)電機是產生電能的機器，它是利用電磁感應現(xiàn)象的原理制成的；而電動機是利用通電導線在磁場中受力的作用的原理制成的；
（2）據(jù)電動機工作時消耗了什么形式的能量，同時產生了什么形式的能量，進而能判斷該過程中的能量轉化；
（3）分析機械制動過程中，機車的什么能減小了，什么能增加了，這樣就可以判斷該過程中能量的轉化過程；
（4）結合電動機的內部構造，分析列車由于慣性而繼續(xù)運動成為發(fā)電動力的過程即可．

解答：解：（1）發(fā)電機的工作原理是電磁感應現(xiàn)象：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就會產生電流．
電動機是利用通電線圈在磁場里受力轉動的原理制成的．電動機由轉子（線圈）和定子（磁體）兩部分組成，當給電動機通電時，通電線圈就會在磁體的磁場中受力而發(fā)生轉動．
（2）電動機，即通電能動，是利用通電導線在磁場中受力的作用的原理制成的，故該過程是將電能轉化為機械能的過程；
（3）列車在第二階段機械制動過程中，列車的質量不變，其速度減小，其動能減小，故其所具有的機械能減小，據(jù)摩擦生熱知，所以該過程中減小機械能轉化成了內能；
（4）電動機由轉子（線圈）和定子（磁體）兩部分組成，當通電后，其內部的通電線圈在磁場中會受到力的作用而轉到，同理若線圈在外力的作用下在磁場中做切割磁感線運動，此時就相當于發(fā)電機，即能產生電能；故列車在開始剎車時，車由于慣性，繼續(xù)保持運動狀態(tài)，故此時運動列車帶動電動機中的線圈轉動，從而產生電能，這就是“利用列車的巨大慣性產生電能”的原因．
答：（1）發(fā)電機的原理是電磁感應現(xiàn)象；電動機的原理是通電導線在磁場中受力的作用；
（2）將電能轉化為機械能；（3）將機械能轉化為內能；
（4）“利用列車的巨大慣性產生電能”是指列車在開始剎車時，車由于慣性，繼續(xù)保持運動狀態(tài)，故此時運動列車帶動電動機中的線圈轉到，從而產生電能．

點評：發(fā)電機和電動機的共同點是：都存在磁場．不同點是：發(fā)電機沒有電源，屬于磁生電，將機械能轉化為電能．電動機有電源，通電后，導體受力運動，將電能轉化為機械能．