Question

小明认为：电风扇工作时，电能转化为叶片转动的机械能和线圈发热、摩擦等产生的内能．其中转化为机械能所做的功是    ，转化为内能所做的功是    ．（选填“有用功”或“额外功”）为了粗略探测电风扇正常工作的电能转化效率，小明用一个铭牌上标有额定电压为U，但其它字迹不清的小型直流电风扇来进行实验，实验设计如下：
（1）按如图所示连接好电路，闭合开关，叶片转动，移动变阻器滑片至某一位置时，叶片刚好不转动，读出此时电压表和电流表的示数分别为U、I，则线圈导体的电阻为    ；
（2）向    （选填“左”或“右”）移动变阻器滑片，使电压表示数为额定电压U，读出此时电流表的示数为I；
（3）若忽略摩擦，只考虑线圈发热损耗，则电风扇正常工作时电能转化效率的表达式η=    （用测出的已知量表示）．

Answer

有用功是需要且必须做的功；额外功是不需要又不得不做的功；
（1）叶片不转动时，电能全部转化为内能，此时是纯电阻电路，根据R=可计算电阻；
（2）若将滑片向左移动，则电流变大，电动机两端电压变大；若将滑片向右移动，则电流变小，电动机两端电压变小；
（3）根据公式分别算出电动机工作时消耗的总功率和发热功率，然后用总功率减去发热功率算出机械功率，最后用机械功率除以总功率得出电风扇正常工作时电能的转化效率．
【解析】
电风扇工作时，主要目的是将电能转化为机械能，所以电能转化为机械能所做的功是有用功；当电流通过线圈时，由于电流的热效应，电能会转化为内能，这部分能量会白白的损耗，所以电能转化为内能所做的功是额外功．
（1）叶片不转动时，电能全部转化为内能，此时是纯电阻电路，所以线圈导体的电阻为：R=；
（2）叶片不转动时，说明电动机两端电压偏低，所以要使电压表示数为额定电压，应将滑动变阻器滑片向左移动；
（3）电动机正常工作时消耗的总功率：P总=UI，
电动机正常工作时线圈的发热功率：P热=I2R，
则电动机正常工作时的机械功率：P机=P总-P热=UI-I2R=UI-I2=-==，
 那么电风扇正常工作时电能的转化效率：η===×=．
故答案为 有用功，额外功；（1）；（2）左；（3）．