电热器的档位切换电功率计算问题.docx

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1、电热器的档位切换电功率计算问题(每位同学必须弄懂)串联VS并联VS混联：废话少说，咱们直奔主题：通常档位（低温档、中温档、高温档）判断的问题，一般都出现在综合应用大题（9分分值）中的第一问，因为只有你分辨出了开关如何闭合，电路何种状态是哪个档位，最终后面的小题计算的时候才能对应每个档位的功率进行求解！【说白了，大题，上来如果分辨不出来档位连接，后面就没法接着写下去了。可见其重要性呐】电热档位的判定方法，总结如下：由P=U2/R可知，当电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，为高温档，反之为低温档。那接下来，咱们看看大概都有哪些种类的电路题型？总体来说，分为串联、并联、和混联（串、并混合）三种类型

2、，接下来分类介绍：（一） 串联模式（短路型）：220V电路特点：断开开关，总电阻变大，闭合开关总电阻变小。P=U2/R总（二） 并联模式：220V电路特点：闭合开关，电阻变小，功率大，断开开关，电阻大功率小。（三） 混联模式：R3R2R1220V总结以上几种图形：无论串联、并联还是混联，最终我们都是根据P实=U2/R来判断档位，进而进行相应的运算的。上来就看总电阻。电阻越大，功率越低，进而档位越低。 *OK，咱们闲话少说，接下来一起看一个结合欧姆定律的扩展题型：（甩开膀子，开始动手动脑啦.）【题目1】下表为一台电热水器的铭牌（有一项内容模糊不清），电热水器内部简化电路如图17所示，R1和R2电

3、热丝。求：学为牌电热水器额定电压220V额定电流高温档中温档5A低温档2A电源频率50HzR2R1S2S1ba220V(1) 请问，中温档开关如何开闭？中温档正常工作10min产生的热量是多少？(2) 请补全，高温档正常工作时，对应的额定电流？并计算其高温功率？解：（1）S1闭合，S2接b，R2 短路，R1 工作，为中温档 R1=U/中 =220V/5A = 44Q=W= U中t=220V5A1060s=660000J（2）S1断开，S2接b，R1 与R2 串联，R串= R1 + R2 ，电路总电阻最大，为低温档， R串 = U/低 =220V/2A = 110 R2 = R串 R1 = 11

4、044=66（3）S1闭合，S2接a，R1 与R2 并联，电路总电阻最小，为高温档， 1R并=1R1+1R2=144+166计算得R并 =26.4 高温档正常工作时，额定电流为： I=UR=220V26.4=8.33A高温功率为：P=UI=220V8.33A=1832.6W【题目2】2017苏州卷（10分）如图是某家用电热水器的简化电路图，温控开关S可根据水温自动切换加热和保温两种状态，R1、R0是发热电阻，热水器主要参数如下表水的比热容为4.2103J/(kg)（1）开关S跳至 b 触点位置时，热水器进入保温状态水箱内装满水时，水的质量为 kg（2）R2的阻值为多大？（3）水箱中装满初温为2

5、5的水，加热使温度升高到55，水需要吸收多少热量？（4）在上述加热状态下，热水器正常工作35min需消耗多少电能？加热效率是多少？解：（1）S接b时，R1与R2串联，R串=R1+R2，为保温档。水箱内装满水时，水的质量为: m=水V=1.0103kg/m33010-3m3=30kg（2）S接a时，R1短路，R2工作，为高温档，此时加热功率P=2000w P=U2/R R= U2/P=(220V)2/2000W=24.2(3) 水需要吸收的热量：Q吸=Cmt=4.2103J/（kg)30kg（55-25）=3.78106 J（4）在加热状态下，热水器正常工作35min需消耗的电能W=Pt=200

6、0W3560s=4.2106JQ放= W加热效率是:= Q吸/ Q放=3.78106 J/4.2106J=0.9=90%【题目3】（2017黄冈卷）如图甲是某型号的电热炉，图乙是其电路结构简图，通过控制档位开关Sa、Sb可以获得四档加热功率，已知电阻丝R1的阻值为44，不计温度对R1、R2阻值的影响（1）当开关Sb断开，Sa与触点1接通时，求通过开关Sa的电流；（2）当开关Sb断开，Sa与触点2接通时，电热炉对1kg水加热7min，水温升高30，求电热丝R2的阻值已知消耗的电能有75%被水吸收，水的比热容为4.2103J/（k）（3）若开关Sb闭合时，电热炉的电功率总比Sb断开时大，请比较R1

7、、R2阻值的大小关系，并写出分析过程解：（1）当开关Sb断开，Sa与触点1接通时，R2断开，R1工作，R1=44，通过开关Sa的电流：=U/R1=220V/44=5A此时P1=UI=220V5A=1100W（2）当开关Sb断开，Sa与触点2接通时，R1与R2串联，t=30Q吸=Cmt=4.2103J/（kg)1kg30=1.26105 J 消耗的电能有75%被水吸收= Q吸/ Q放Q放= Q吸/=1.26105 J/0.75=1.68105 J Q放= W= PtP串= Q放/t=1.68105 J/760s=400W R串= U2/P=(220V)2/400W=121R2= R串-R1=121-44=77（3）当开关Sb闭合，Sa与触点1接通时，R1与R2并联，并联电路总电阻为1R并=1R1+1R2=144+177 计算得R并 =28，可见，R并R1，R并R2此时电热炉的电功率P并=U2/R=（220V）2/28=1728.57WR串=121R1，R串=121R2， 并联电路的总电阻小于每一个并联的电阻，P并最大，P并=U2/R并=1728.57W串联电路的总电阻大于每一个并联的电阻，P串最小，P串= U2/R串=400WP并=U2/R并=1728.57WP1=1100WP并=U2/R并=1728.57WP串= U2/R串=400W 4 / 4