Question

2．圖示為一款有高、低溫兩檔的蒸汽電熨斗電路原理圖，R₁，R₂為電熱絲，其中R₂=242Ω，電熨斗處于低溫檔時(shí)，正常工作功率為550W，水升溫并汽化成水蒸氣從而熨燙衣服．
（1）電熱絲是利用電流的熱效應(yīng)工作的．分析電路圖，閉合S₁，當(dāng)S₂閉合時(shí)，電熨斗處于高溫?fù)酰?br />（2）在高溫檔時(shí)通過電路的總電流是多大？通電3min在R₂上產(chǎn)生的熱量是多少？
（3）若將該款電熨斗進(jìn)行改造，使其正常工作時(shí)高溫?fù)豕β蕿?000W，要求對R₁進(jìn)行改變，請你通過分析和計(jì)算，求出該電熱絲改變后的阻值應(yīng)為多少？

Answer 1

分析 （1）電流流過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體要發(fā)熱，這種現(xiàn)象是電流的熱效應(yīng)；電源電壓一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電路電阻越小，功率越大，功率大，電熨斗處于高溫?fù)�，根�?jù)電路圖分析電路結(jié)構(gòu)，判斷高溫?fù)鯐r(shí)，開關(guān)S₂的狀態(tài)；
（2）已知電熨斗的功率，由功率的變形公式I=$\frac{P}{U}$可求出通過電路的電流，然后由歐姆定律可求出R₁的電阻，由W=Pt求出電熨斗3min產(chǎn)生的熱量．
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求得R₂的功率；由功率公式及并聯(lián)電路的特點(diǎn)求出改造后R₁的功率，然后由功率的變形公式求出改造后電阻R₁的阻值．

解答 解：（1）電熨斗工作時(shí)，電流流過電阻產(chǎn)生熱量，對水加熱，使水汽化為蒸汽，因此電熱絲是利用電流的熱熱效應(yīng)工作的；由電路圖知，閉合S₁，當(dāng)S₂斷開時(shí)，只有電阻R₁接入電路，此時(shí)電路阻值最大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知此時(shí)電路功率最小，電熨斗處于低溫檔；由電路圖可知，閉合S₁，當(dāng)S₂閉合時(shí)，兩電阻絲并聯(lián)，電路電阻最小，電源電壓U一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知此時(shí)電路功率最大，電熨斗處于高溫?fù)酰?br />（2）由P=UI可得，通過電路的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{550W}{220V}$=2.5A，
所以，R₁的電阻R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{2.5A}$=88Ω；
由P=$\frac{W}{t}$可得，通電t=3min=180s，產(chǎn)生的熱量Q=W=Pt=550W×180s=9.9×10⁴J．
（3）電熨斗正常工作時(shí)，R₂的功率：P₂=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{242Ω}$=200W；
已知高溫?fù)豕β蕿?000W，改變R₁為R₁′，則R₁′的功率：P₁′=P-P₂=1000W-200W=800W；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R₁′的電阻：R₁′=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{800W}$=60.5Ω．
答：（1）熱；閉合；
（2）通過電路的電流是2.5A；通電3min產(chǎn)生的熱量是9.9×10⁴J；
（3）該電熱絲改變后的阻值應(yīng)為60.5Ω．

點(diǎn)評 本題考查了電熨斗的工作原理、求電熨斗的工作電流、電阻絲電阻、電熨斗產(chǎn)生的熱量、電熨斗的改造等問題，分析電路結(jié)構(gòu)，知道什么狀態(tài)下電熨斗處于高溫?fù)酢⑹裁礂l件下處于低溫檔是本題的難點(diǎn)，也是正確解題的前提；分清電路結(jié)構(gòu)、熟練功率公式及其變形公式、歐姆定律、并聯(lián)電路的特點(diǎn)是正確解題的關(guān)鍵；應(yīng)知道利用電流的熱效應(yīng)工作的用電器工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．