Question

太陽能曬水箱中的水在冬天往往溫度不夠高，同學們在水箱中加裝了一個“220V，2000W”的電熱管，并利用一個“6V，1W”的小燈泡和一段10Ω/m的電阻絲，為電熱管安裝了一個指示燈．
（1）畫出電熱管及指示燈的電原理圖．
（2）在同學們的方案中，小燈泡兩端的電壓是按5V設計的．對于指示燈來說，這樣設計有什么好處？
（3）按上述設計，電阻絲需截用多長的一段？
（4）安裝指示燈后，電熱管的實際功率是額定功率的百分之幾？計算中可以認為電熱管．小燈泡及電阻絲的電阻不隨溫度發生明顯變化．

Answer 1

（1）電熱管及指示燈的電原理圖如圖所示．

（2）指示燈兩端的電壓按5V設計，則實際工作時通過小燈泡的電流略小于小燈泡的額定電流，這樣可以延長指示燈的使用壽命．
（3）由公式P=得電熱管的電阻為：R₁===24.2Ω
電熱管兩端的實際電壓為：U₁′=220V﹣5V=215V
通過電熱管的實際電流為：I₁′===8.884Ω
小燈泡的電阻：R₂===36Ω
通過小燈泡的實際電流：I₂′===0.139A，
通過電阻絲的電流為：I₃=I₁′﹣I₂′=8.884A﹣0.139A=8.745A，
電阻絲的電阻值為：R₃===0.572Ω，
則所用電阻絲的長度應為：L=m=0.057m．
（4）電熱管的實際功率為：P_實==≈1910W，
電熱管的實際功率是額定功率的百分為：=≈96%