Question

14．如圖1為一款利用高溫水蒸氣熨燙衣服的便攜式掛燙機(jī)，它的正常工作電壓為220V，水箱裝水最多0.3kg，加熱功率有大小兩個(gè)檔位，設(shè)計(jì)師最初設(shè)計(jì)的內(nèi)部電路有如圖2甲、乙兩種接法，其中電熱絲R₁=56Ω，R₂=44Ω．

（1）如果選擇甲電路，電路中最大電流為多少？如果選擇乙電路，電路中最大電流為多少？
（2）請(qǐng)分別計(jì)算圖甲接法這款掛燙機(jī)兩個(gè)擋位的額定功率；
（3）計(jì)算圖乙接法這款掛燙機(jī)在最大額定功率工作5min消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）如果選擇甲電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)旋至1、2之間時(shí)，電路為R₂的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)的電路中的電流最大，根據(jù)歐姆定律求出電路中的最大電流；如果選擇乙電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)旋至1、2之間時(shí)，R₁、R₂并聯(lián)，此時(shí)電路中電流最大，根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的最大電流；
（2）甲掛燙機(jī)大功率擋工作時(shí)，根據(jù)P=UI求出其功率；掛燙機(jī)小功率擋工作時(shí)，R₁、R₂串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出其功率；
（3）根據(jù)W=UIt求出圖乙接法這款掛燙機(jī)在最大額定功率工作5min消耗的電能．

解答 解：
（1）如果選擇甲電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)旋至2時(shí)，電路為R₂的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)的電路中的電流最大，
則電路中的最大電流：
I_大=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{220V}{44Ω}$=5A；
如果選擇乙電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)旋至2時(shí)，R₁、R₂并聯(lián)，此時(shí)電路中電流最大，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且干路電流等于各支路電流之和，
所以，電路中的最大電流：
I_大′=I₁+I₂=$\frac{U}{{R}_{1}}$+$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{220V}{56Ω}$+$\frac{220V}{44Ω}$=$\frac{125}{14}$A≈8.9A；
（2）甲掛燙機(jī)以大功率擋工作時(shí)，電路中電流為5A，此時(shí)的功率：
P₁=UI_大=220V×5A=1100W；
甲掛燙機(jī)以小功率擋工作時(shí)，R₁、R₂串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，此時(shí)的功率：
P₂=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{56Ω+44Ω}$=484W；
（3）圖乙接法這款掛燙機(jī)在最大額定功率工作時(shí)，電路中的電流為$\frac{125}{14}$A，
5min消耗的電能：
W=UI_大′t=220V×$\frac{125}{14}$A×5×60s≈5.9×10⁵J．
答：（1）如果選擇甲電路，電路中最大電流為5A；如果選擇乙電路，電路中最大電流為8.9A；
（2）圖甲接法這款掛燙機(jī)兩個(gè)擋位的額定功率為484W、1100W；
（3）圖乙接法這款掛燙機(jī)在最大額定功率工作5min消耗的電能為5.9×10⁵J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式和電功公式的應(yīng)用，分清便攜式掛燙機(jī)不同檔位時(shí)電路的連接方式是關(guān)鍵．