Question

18．如圖所示，某家用電器具有加熱、保溫的功能．用電器發熱電阻R的額定電壓為220V，額定功率為605W．加熱時，按下溫控開關S與 a、b接觸，此時紅色指示燈亮；當達到一定溫度時，溫控開關S自動跳接到c，使用電器處于保溫狀態，此時綠色指示燈亮．紅燈標有“6V 1.5W”、綠燈標有“12V 3W”的字樣，用電器工作時兩燈均正常發光（虛線框內為用電器的加熱和保溫裝置）．請根據以上信息解答下列問題：
（1）電阻R₁的作用．
（2）當用電器處于加熱狀態時，加熱裝置1min消耗的電能．
（3）該用電器在保溫狀態時，保溫裝置的發熱功率和電阻R₂的阻值．

Answer 1

分析 （1）加熱時，R₁與紅燈串聯，根據串聯電路的分壓作用進行分析；
根據P=UI求出紅燈正常發光時電路中電流，再根據串聯電路電壓的特點和歐姆定律的變形公式求出R₁的阻值；
（2）已知加熱時的功率，直接根據W=Pt即可求出加熱裝置1min消耗的電能．
（3）保溫時，R、R₂和綠燈串聯，根據燈泡正常發光和P=UI求出此時電路中的電流，并根據歐姆定律的變形公式求出電路的總電阻，然后利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$的變形公式求出R和綠燈的電阻，再根據串聯電路電阻的特點求出R₂的阻值；利用P=I²R求出保溫時該電器保溫裝置的發熱功率．

解答 解：
（1）由題和電路圖可知，加熱時，按下溫控開關S與a、b接觸，紅燈與R₁串聯，再與發熱電阻R并聯；
因為電源電壓大于紅燈的額定電壓，因此R₁起分壓作用，使紅燈正常發光；
（2）由題知，加熱時，發熱電阻R的額定功率為605W，
由P=$\frac{W}{t}$可得，加熱裝置1min消耗的電能：
W=P_加熱t=605W×60s=3.63×10⁴J；
（3）由電路圖和題意可知，溫控開關S自動跳接到c，用電器處于保溫狀態，此時綠燈、R₂、R串聯，R₂和R為保溫裝置；
綠色指示燈正常發光，由P=UI可得，I_綠燈=$\frac{{P}_{綠燈}}{{U}_{綠燈}}$=$\frac{3W}{12V}$=0.25A，
串聯電路電流處處相等，所以I=I_綠燈=0.25A，
根據串聯電路的電壓規律可得，保溫裝置兩端的電壓：U_保溫=U-U_綠燈=220V-12V=208V，
保溫裝置的發熱功率：P_保溫=U_保溫I=208V×0.25A=52W，
保溫裝置的總電阻：R_保溫=$\frac{{U}_{保溫}}{I}$=$\frac{208V}{0.25A}$=832Ω，
發熱電阻R的阻值：R=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加熱}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{605W}$=80Ω，
根據串聯電路的電阻規律可得，電阻R₂的阻值：R₂=R_保溫-R=832Ω-80Ω=752Ω．
答：（1）電阻R₁的作用，起分壓作用，使紅燈正常發光．
（2）當用電器處于加熱狀態時，加熱裝置1min消耗的電能為3.63×10⁴J．
（3）該用電器在保溫狀態時保溫裝置的發熱功率為52W，電阻R₂的阻值為752Ω．

點評 分析清楚電路結構，知道何時用電器處于加熱狀態、何時處于保溫狀態，是正確解題的關鍵，靈活應用功率的變形公式、串聯電路的特點以及歐姆定律正確解題．