Question

2．下表為一臺(tái)電熱水器的銘牌（有一項(xiàng)內(nèi)容模糊不清），電熱水器內(nèi)部簡化電路如圖所示，R₁和R₂均為電熱絲，則：

牌電熱水器
額定電壓		220V
額定 電流	高溫檔
	中溫?fù)?/TD>	5A
	低溫檔	2A
電源頻率		50Hz

（1）電熱水器是利用電流的熱效應(yīng)工作的，當(dāng)開關(guān)S₁斷開，S₂接b時(shí)，電熱水器處于低溫檔．
（2）低溫檔的額定功率是多少？
（3）中溫檔正常工作10分鐘產(chǎn)生的熱量是多少？
（4）高溫檔的額定電流是多少（保留一位小數(shù)）？

Answer 1

分析 （1）電流流過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體要發(fā)熱，這種現(xiàn)象是電流的熱效應(yīng)；當(dāng)開關(guān)S₁斷開，S₂接b時(shí)，兩電阻串聯(lián)，電路中的總電阻最大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知電路的總功率最小，據(jù)此判斷電熱器的檔位；
（2）由表格數(shù)據(jù)可知低溫檔的額定電流和額定電壓，根據(jù)P=UI求出額定功率；
（3）中溫檔正常工作時(shí)的電流和額定電壓相等，根據(jù)Q=W=UIt求出10分鐘產(chǎn)生的熱量；
（4）低溫當(dāng)時(shí)，R₁、R₂串聯(lián)接入電路，根據(jù)歐姆定律求出電路的總電阻；中溫檔時(shí)，電路中只有R₁連入電路，根據(jù)歐姆定律求出R₁的電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R₂的電阻；高溫當(dāng)時(shí)，R₁、R₂并聯(lián)接入電路，根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求出高溫檔的額定電流．

解答 解：（1）電熱水器工作時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流熱效應(yīng)工作的；
當(dāng)開關(guān)S₁斷開，S₂接b時(shí)，兩電阻串聯(lián)，電路中的總電阻最大，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知電路的總功率最小，處于低溫檔；
（2）低溫檔的額定電壓為220V，額定電流為2A，
則額定功率：
P_低=UI_低=220V×2A=440W；
（3）中溫?fù)跽�常工作時(shí)的電壓為220V，電流為5A，
則10分鐘產(chǎn)生的熱量：
Q=W=UI_中t=220V×5A×10×60s=6.6×10⁵J；
（4）低溫當(dāng)時(shí)，R₁、R₂串聯(lián)接入電路，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路的總電阻：
R=$\frac{U}{{I}_{低}}$=$\frac{220V}{2A}$=110Ω，
中溫檔時(shí)，電路中只有R₁連入電路，
則R₁的電阻：
R₁=$\frac{U}{{I}_{中}}$=$\frac{220V}{5A}$=44Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
R₂的電阻：
R₂=R-R₁=110Ω-44Ω=66Ω，
高溫當(dāng)時(shí)，R₁、R₂并聯(lián)接入電路，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，R₂中的電流：
I₂=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{220V}{66Ω}$≈3.3A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，高溫檔的額定電流：
I_高=I_中+I₂=5A+3.3A=8.3A．
答：（1）熱；低；
（2）低溫檔的額定功率是440W；
（3）中溫檔正常工作10分鐘產(chǎn)生的熱量是6.6×10⁵J；
（4）高溫檔的額定電流是8.3A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式、歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及電熱公式的靈活運(yùn)用，分清不同檔位時(shí)電路的連接方式是關(guān)鍵．