2018年九年級物理上冊 第十五章《電能與電功率》多擋電熱器的分析與計算 (新版)粵教滬版
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2018年九年級物理上冊 第十五章《電能與電功率》多擋電熱器的分析與計算 (新版)粵教滬版
多擋電熱器的分析與計算多擋電熱器是電流熱效應(yīng)的重要應(yīng)用之一,它主要通過開關(guān)改變電路連接,變換電熱器的發(fā)熱狀態(tài),下面結(jié)合考題分析。一、電熱絲串聯(lián)對于電熱絲串聯(lián)的多擋電熱器,只有一個電熱絲工作時電熱器處于高溫狀態(tài),電熱絲串聯(lián)都工作時電熱器處于低溫狀態(tài)。R1R2S1S2abcM圖 1例1 嚴(yán)寒冬季,我國北方哨兵腳上穿有電熱靴。一只靴內(nèi)加熱電路如圖1所示,電源電壓恒定,S2為三擋旋鈕開關(guān)(金屬片M可分別撥至a、b、c處),電阻絲R1、R2規(guī)格相同且阻值不變,b為電阻絲R1的中點。這只電熱靴的低溫擋為6W,則其中溫擋和高溫擋分別為( )A.8W,12W B.8W,24WC.12W,18W D.12W,24W解析 電源電壓恒定,根據(jù)公式可知,電熱靴的低、中、高溫擋由電阻決定電阻絲R1、R2規(guī)格相同且阻值不變,設(shè)電阻絲R1、R2的阻值為R金屬片M撥至a處,電阻絲R1、R2串聯(lián),電熱靴為低溫擋即 金屬片M撥至b處,電阻絲R1、R2串聯(lián),電熱靴為中溫擋金屬片M撥至c處,只有電阻絲R2工作,電熱靴為高溫擋答案 A二、電熱絲并聯(lián)對于電熱絲并聯(lián)的多擋電熱器,開關(guān)都閉合時兩個電熱絲并聯(lián)都工作電熱器處于高溫擋,單獨一個電熱絲工作時電路處于中溫或低溫擋。例2 某三擋電燉鍋的工作電路可簡化為如圖2所示的電路圖,其兩段電熱絲的阻值分別為R1和R2,且R1> R2,說明書的部分參數(shù)如下表。(1)在低溫擋工作時,電路中的電流多大?(結(jié)果保留一位小數(shù))(2)請直接判斷當(dāng)開關(guān)S1斷開、S2閉合時,電燉鍋處于哪個擋位,并求出R2的阻值。(3)小穎對該電燉鍋說明書中所標(biāo)的功率值產(chǎn)生懷疑,她用所學(xué)知識和爸爸進行了如下實驗:關(guān)掉家里的其他用電器,只讓電燉鍋在高溫擋單獨工作,她觀察到家中的電能表標(biāo)著“1800 revs(kWh)”,且在l min內(nèi)電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了15轉(zhuǎn)。請幫助她計算出電燉鍋在高溫擋工作時的實際功率,如與額定功率有差異,試寫出一種可能原因。圖 2解析 (1)由于R1R2,只閉合S1時,電阻R1工作,根據(jù)公式可知,電燉鍋為低溫擋電路中的電流(2)開關(guān)S1斷開、S2閉合時,電阻R2工作,因R2R1,所以電燉鍋為中溫擋由表知電阻(3)開關(guān)S1、S2都閉合時,電阻R1、R2并聯(lián)進入電路,電燉鍋為高溫擋消耗的電能實際功率答案 (1)0.9A (2)中溫 121 (3)500W 差異的原因可能有:實際電壓偏低,電熱絲的阻值不符合設(shè)計要求,電能表的測量存在誤差等三、串、并聯(lián)轉(zhuǎn)換對于串、并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路,電熱絲并聯(lián)時電熱器處于高溫擋,一個電熱絲單獨工作時處于中溫擋,電熱絲串聯(lián)工作時處于低溫擋。220VR1R2S1S2S3圖 3例3 如圖3所示是一種家用電烤箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路簡圖,它有高、中、低三個擋位,已知R1=120,R2=240,求:(1)閉合S1、S3,斷開S2時,電烤箱處于什么擋位?電路中的電流是多大?(2)閉合S3,斷開S1、S2時,通電一分鐘電路中電流產(chǎn)生的熱量是多大?(3)當(dāng)電烤箱處于低溫擋時,它消耗的電功率是多大?(結(jié)果保留一位小數(shù))解析 (1)閉合S1、S3,斷開S2時,R1與R2并聯(lián),電路中總電阻最小,根據(jù)公式可知,電功率最大即為高溫擋狀態(tài)電路中的電流(2)閉合S3,斷開S1、S2時,電阻R1工作,電路為中溫擋通電一分鐘電流產(chǎn)生的熱量(3)閉合S2,斷開S1、S3時,R1與R2串聯(lián),此時電烤箱處于低溫擋電功率是答案 (1)高溫 2.75A (2)2.42×104J (3)134.4W3