2018年九年级物理上册第十五章《电能与电功率》多挡电热器的分析与计算(新版)粤教沪版

1、多挡电热器的分析与计算 多挡电热器是电流热效应的重要应用之一，它主要通过开关改变电路连接，变换电 热器的发热状态，下面结合考题分析。 一、电热丝串联 对于电热丝串联的多挡电热器，只有一个电热丝工作时电热器处于高温状态，电热 丝串联都工作时电热器处于低温状态。 例 1 严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴。 一只靴内加热电路如图 1 所示，电 源电压恒定，S为三挡旋钮开关（金属片 M可分别拨至a、b、c处），电阻丝R、艮规格 相同且阻值不变，b为电阻丝R的中点。这只电热靴的低温挡为 6W，则其中温挡和高温 挡分别为（ ） A. 8W, 12W B. 8W, 24W C. 12W 18W D. 1

2、2W 24W 解析 电源电压恒定，根据公式 电阻丝R、F2规格相同且阻值不变，设电阻丝 R、艮的阻值为R 金属片M拨至a处，电阻丝 R、Rz串联，电热靴 为低温挡 答案 A 二、电热丝并联U2 P = R Ri R2 2R =6W U2 = 12W 金属片M拨至b处，电阻丝 1 丄只、R串联，电热靴为中温挡 2 3R 2 12W =8W 3 金属片M拨至c处，只有电阻丝 R工作，电热靴为高温 挡 =12W 可知，电热靴的低、中、高温挡由电阻决定 2 对于电热丝并联的多挡电热器，开关都闭合时两个电热丝并联都工作电热器处于高 温挡，单独一个电热丝工作时电路处于中温或低温挡。 例 2 某三挡电炖锅的

3、工作电路可简化为如图 2 所示的电路图，其两段电热丝的阻值 分别为R和R2，且R R2,说明书的部分参数如下表。 (1 )在低温挡工作时，电路中的电流多大 ？(结果保留一位小数) (2) 请直接判断当开关 S 断开、S 闭合时，电炖锅处于哪个挡位， 并求出 R2 的阻 值。 (3) 小颖对该电炖锅说明书中所标的功率值产生怀疑，她用所学知识和爸爸进行了 如下实验：关掉家里的其他用电器，只让电炖锅在高温挡单独工作，她观察到家中的电 能表标着“ 1800 revs / (kW?h) ”，且在 I min内电能表的转盘转了 15 转。请帮助她计 算出电炖锅在高温挡工作时的实际功率，如与额定功率有差异

4、，试写出一种可能原因。 U 解析(1)由于RR,只闭合S时，电阻R工作，根据公式p= 可知，电炖锅 R 为低温挡 P氐温 200W 电路中的电流I低温 0.9A U 220V (2)开关 S1断开、Sa 闭合时，电阻R2工作，因 Rv R,所以电.炖锅为中温挡 由表知P中温=400W 电阻 R i=(220V)i=1211.1 P中温 400W (3)开关 S、S2都闭合时，电阻 R、R 并联进入电路，电炖锅为高温挡 消耗的电能 W =- 迺 d 36 106J=3 104J N 1800r/kW -h 1800 4 实际功率 P实=W =3 10 J =500W :：:600W t 60s

5、答案(1)0.9A (2) 中温 121 Q (3)500W 差异的原因可能有：实际电压偏 低，电热丝的阻值不符合设计要求，电能表的测量存在误差等 三、串、并联转换 额定电压 电炖锅擠位 额定功率 220 V 低温 200 W 中温 400 W 高温 600 W 3 对于串、并联转换电路，电热丝并联时电热器处于高温挡，一个电热丝单独工作时 处于中温挡，电热丝串联工作时处于低温挡。4 例 3 如图 3 所示是一种家用电烤箱内部结构电路简图，它 有高、中、低三个挡位，已知 R=120Q , Ra=240Q，求： (1) 闭合 Si、断开 S 时，电烤箱处于什么挡位？电路中 的电流是多大？ (2)

6、闭合 3,断开 Si、S 时，通电一分钟电路中电流产生的 热量是多大？ (3 )当电烤箱处于低温挡时，它消耗的电功率是多大？(结 果保留一位小数) II2 解析(1)闭合 S、S3,断开 S 时，R 与 F2并联，电路中总电阻最小，根据公式 R 可知，电功率最大即为高温挡状态 U U 220V 220V 电路中的电流| 2.75A R1 R2 1200 240Q (2)闭合 S3,断开 S、S 时，电阻R工作，电路为中温挡 闭合S2,断开 Si、S时，R与R串联，此时电烤箱处于低温挡 U 2 (220V)2 电功率是P氏 U 134.4W 低 R1 +R2 1200 + 240Q 答案(1 )高温