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，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工作的．分析電路圖，閉合S₁，當S₂閉合時，電熨斗處于高溫擋．
（2）在高溫檔時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）若將該款電熨斗進行改造，使其正常工作時高溫擋功率為1000W，要求對R₁進行改變，請你通過分析和計算，求出該電熱絲改變后的阻值應為多少？

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，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，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=$\frac{P}{U}$=$\frac{550W}{220V}$=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，R₂的功率：P₂=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{242Ω}$=200W；
已知高溫擋功率為1000W，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為60.5Ω．

點評 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；分清電路結構、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；應知道利用電流的熱效應工作的用電器工作時，電能轉化為內(nèi)能．