Question

如圖甲所示，是某種電熱飲水機的簡化電路示意圖．圖乙是它的有關參數．它有加熱和保溫兩種工作狀態（由機內溫控開關S₀自動控制），試問：

（1）飲水機處于保溫狀態時溫控開關S₀應處于什么狀態？并說明理由．

（2）R₁和R₂的電阻值各是多大？

（3）在用電高峰期，該飲水機的實際工作電壓只有200V，加熱效率為80%，若將裝滿水箱的水從20℃加熱至100℃，需要多長時間？（c_水=4.2×10³J/（kg?℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³，忽略溫度對電阻的影響）

Answer 1

（1）溫控開關應處于斷開狀態，

理由：當開關處于斷開狀態時，電路中的電阻最大，通過R₁的電流最小，R₁的熱功率最小．

（2）當開關處于閉合狀態時，飲水機處于加熱狀態，

由公式P₁=得，R₁===40Ω，

當開關處于斷開狀態時，飲水機處于保溫狀態，

R_總===1210Ω，

R₂=R_總﹣R₁=1210Ω﹣40Ω=1170Ω．

（3）P_實===1000W，

由ρ=得，水的質量：

m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.5×10^﹣3m³=1.5kg，

由公式：P_實t×η=cm△t得，

t===630s．

答：（1）飲水機處于保溫狀態時溫控開關S₀應處于斷開狀態；理由是當開關處于斷開狀態時，電路中的電阻最大，通過R₁的電流最小，R₁的熱功率最小．

（2）R₁和R₂的電阻值分別是40Ω與1170Ω．

（3）將裝滿水箱的水從20℃加熱至100℃，需要630s．