Question

16．如圖所示為一款有高、低溫兩擋的蒸汽電熨斗電路原理圖，R₁、R₂為電熱絲，其中R₂=242Ω．工作時，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工作的．分析電路圖，閉合S₁，當S₂斷開時，電熨斗處于低溫擋．
（2）電熨斗處于低溫擋時，正常工作功率為1100W，求：R₁的電阻是多大？
（3）電熨斗處于高溫檔時，3min中電路消耗的總電能為多少？

Answer 1

分析 （1）電流流過導體時，導體要發(fā)熱，這種現(xiàn)象是電流的熱效應；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，電熨斗處于高溫擋，根據(jù)電路圖分析電路結構，判斷高溫擋時，開關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；
（3）由W=Pt求出電熨斗3min電路消耗的總電能．

解答 解：（1）電熨斗工作時，電流流過電阻產生熱量，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工作的；由電路圖知，閉合S₁，當S₂斷開時，只有電阻R₁接入電路，此時電路阻值最大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此時電路功率最小，電熨斗處于低溫檔；由電路圖可知，閉合S₁，當S₂閉合時，兩電阻絲并聯(lián)，電路電阻最小，電源電壓U一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知此時電路功率最大，電熨斗處于高溫擋；
（2）由P=UI可得，通過電路的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1100W}{220V}$=5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₁的電阻R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{5A}$=44Ω；
（3）電熨斗處于高溫檔時，兩電阻絲并聯(lián)，
R_并=$\frac{{R}_{1}{R}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{44Ω×242Ω}{44Ω+242Ω}$≈37Ω，
其功率P_高=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{并}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{37Ω}$≈1308W，
由P=$\frac{W}{t}$可得，
通電t=3min=180s，電路消耗的總電能W=Pt=1308W×180s=2.35×10⁵J．
答：（1）熱；斷開；
（2）R₁的電阻是44Ω；
（3）3min中電路消耗的總電能為2.35×10⁵J．

點評 本題考查了電熨斗的工作原理、求電熨斗的電阻絲電阻、電熨斗產生的熱量等問題，分析電路結構，知道什么狀態(tài)下電熨斗處于高溫擋、什么條件下處于低溫檔是本題的難點，也是正確解題的前提；熟練功率公式及其變形公式、歐姆定律、并聯(lián)電路的特點是正確解題的關鍵．