Question

下表為一臺電熱水器的銘牌（有一項內(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．

××牌電熱水器
額定電壓		220V
額定 電流	高溫擋
	中溫擋	5A
	低溫擋	2A
電源頻率		50Hz

求：
（1）低溫擋正常工作時的額定功率；
（2）中溫擋正常工作10分鐘產(chǎn)生的熱量；
（3）高溫擋正常工作時的額定電流．
（4）在電熱水器高溫檔工作的時候，小明將家里的其它用電器都關(guān)閉，他觀察到家里標有“3000r/kW?h”字樣的電能表轉(zhuǎn)盤在1min內(nèi)轉(zhuǎn)過了60轉(zhuǎn)．此時電路的實際電功率是多大？

Answer 1

分析：（1）已知低溫檔的電流及額定電壓，由P=UI可以求出低溫檔的額定功率；
（2）已知中溫檔的電壓、電流及通電時間，由W=UIt可求出熱水器產(chǎn)生的熱量；
（3）根據(jù)公式P=

U2

R

判斷熱水器處于各擋時，開關(guān)的閉合與斷開情況，然后由歐姆定律及串聯(lián)電路特點求出熱水器處于高溫擋時的額定電流．
（4）根據(jù)電能表求出熱水器消耗的電能，然后由電功率公式求出熱水器的實際功率．

解答：解：（1）由熱水器的銘牌知，熱水器處于低溫擋正常工作時的額定功率：
P_低額=U_額I_低=220V×2A=440W，
（2）由熱水器的銘牌知，中溫擋正常工作10分鐘產(chǎn)生的熱量
Q=U_額I_中t=220V×5A×10×60s=6.6×10⁵J，
（3）①由電路圖知：開關(guān)S₁斷開、S₂接b時，兩電阻串聯(lián)．熱水器電阻最大，
由P=

U2

R

知，熱水器處于低溫檔，此時I_低=

U

R1+R2

，即：2A=

220V

R1+R2

  ①，
②由電路圖知：開關(guān)S₁閉合、S₂斷開時，只有電阻R₁接入電路，熱水器處于中溫擋，
此時I_中=

U

R1

，即5A=

220V

R1

  ②；
由①②解得：R₁=44Ω，R₂=66Ω；
③由電路圖知：開關(guān)S₁閉合、S₂接a時，兩電阻并聯(lián)，此時熱水器電阻最小，功率最大，
熱水器處于高溫擋，此時I_高=

U

R1

+

U

R2

=

220V

44Ω

+

220V

66Ω

≈8.3A；
（4）由電能表可知，在t=1min=60s內(nèi)，電路消耗的電能：
W=

1kW?h

3000r

×60r=0.02kW?h=7.2×10⁴J，
此時電路的實際電功率P=

W

t

=

7.2×104J

60s

=1.2×10³W；
答：（1）低溫擋正常工作時的額定功率是440W．
（2）中溫擋正常工作10分鐘產(chǎn)生的熱童是6.6×10⁵J．
（3）高溫擋正常工作時的額定電流是8.3A．
（4）此時電路的實際電功率1.2×10³W．

點評：本題考查電流、電阻、電功及電功率的計算以及歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是公式及其變形的應(yīng)用，還要學會從所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)，難點是結(jié)合電路圖判斷高溫檔位、中溫擋位和低溫檔位．