Question

圖是一個電熱器的工作原理圖，電熱器內有兩個阻值分別為R1=121Ω和R2=55Ω的電熱絲；旋轉開關內有一塊絕緣圓盤，在圓盤的邊緣依次有0，1，2，—— 9共10個金屬觸點，可以繞中心軸轉動的開關旋鈕兩端各有一個金屬滑片，轉動開關旋鈕可以將相鄰的觸點連接。如旋鈕上的箭頭指向圖中位置D時，金屬滑片將2、3觸點接通，同時另一端將7、8觸點接通。用這個旋轉開關可以實現電熱器有多檔位工作的要求。若將此電熱器接入家庭電路中，求：

（1）當旋轉開關的箭頭指向圖中位置D或I時，通過電熱器的電流；

（2）當旋轉開關的箭頭指向圖中位置C或H時，電熱器消耗的電功率；

（3）當旋轉開關的箭頭指向圖中位置A或F時，電熱器在5min內產生的熱量。

 

Answer 1

（1）4A （2）275W （3）3.84ⅹ105J

【解析】

試題分析：（1）當旋轉開關的箭頭指向位置D時，等效電路如下圖甲所示；

通過電熱器的電流I=U/R2=220V/55Ω=4A

（2）當旋轉開關的箭頭指向位置C時，等效電路如下圖乙所示；

串聯的總電阻R串=R1+R2=121Ω+55Ω=176Ω

電熱器消耗的電功率P＝U2/R =(220V)2/176Ω=275W

（3）當旋轉開關的箭頭指向位置A時，等效電路如下圖丙所示；

并聯電路的總電阻R并= R1 R2/( R1+R2 )= 121Ωⅹ55Ω/(121Ω+55Ω)=(605/16)Ω

電熱器產生的熱量Q＝U2t/R =(220V)2ⅹ5ⅹ60s / (605/16)Ω=3.84ⅹ105J.

考點：電路分析；電阻的串并聯；電功率