多档位电热器的分析与计算

鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool专题复习：多挡位电热器的分析与计算主讲人：孙国军时

间：2024年12月24日鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool【学习目标】1.了解生活中的多挡位电热器，知道它们的工作原理、能量如何转化。2.了解多挡位电热器内部简化电路的基本结构类型，会根据开关的闭合或断开分析电路的工作状态。3.能根据

熟练分析、判断电热器的挡位，并能进行相关电学物理量的计算。【教学重点】理解档位问题的实质是总功率变化的问题

【教学难点】根据电路图判断用电器的挡位鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool【预习案】1.串联电路的总电阻

各分电阻，并联电路的总电阻

各分电阻。2.电功率的物理意义是：

。3.电功率的计算公式：

（1）

（2）

。

（3）

（4）

。4.电流的热效应：

大于小于表示电流做功快慢的物理量鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool【探究案】【合作探究】一、多档位电热器功率的原理问题一、如图所示：R1

＞

R2，电源电压相同。

甲

乙

丙

丁甲乙丙丁电路的总电阻的大小关系：

甲乙丙丁电路的总电功率的大小关系：

总结：由P=

可知，当电压一定时，电阻越

，电功率越

。R丙＞R甲＞R乙＞R丁P丁＞P乙＞P甲＞P丙大（小）小（大）鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool问题二：你是如何判断功率大小的？通常家用多挡位用电器是通过改变开关的通断，来改变电路的

，从而改变用电器消耗的

，实现对挡位的转换。如常见的电饭锅、电热水器消耗电功率较

的挡位，加热温度较高。

电阻电功率大功率与挡位的关系：

高功率加热，低功率保温鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool【合作探究】二、多档位电热器的分类合作交流：分析各电路能实现几档？已知R1>R2，电源电压相同且恒定。甲

乙

丙1.并联型（甲）:当开关

时，处于高温挡。当开关

时，处于低温挡。总结：并联时，接入的电阻个数越多，总电阻越小，挡位越高。S1和S2闭合时S1闭合，S2断开时鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool2.串联型（乙）:当开关

时，处于高温挡。当开关

时，处于低温挡。总结：串联时，接入的电阻个数越多，总电阻越大，档位越低。3.三挡类（丙）：当开关

时，处于高温挡。当开关

时，处于中温挡。当开关

时，处于低温挡。总结：“串低并高单个中”的原则。S闭合S断开s1闭合，S2接as1闭合，S2接b时s1断开，S2接b鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool【巩固案】1.某新型电饭煲可通过智能系统实现加热挡和保温挡自动切换，其内部简化电路如图甲所示，其中R1和R2均为加热电阻，S1、S2是自动控制开关。将该电饭煲接入220V的电路中，使其在加热挡正常工作5min，电饭煲内1.1kg的水的温度升高了50℃，后转入保温挡对水保温，整个过程电饭煲的电功率随时间变化的图象如图乙所示。则：［c水＝4.2×103

J/（kg·℃）］（1）电饭煲内R1的阻值是多少？（2）电饭煲加热挡正常工作5min消耗的电能是多少？（3）电饭煲加热档正常工作的加热效率是多少？鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool解：（1）由图甲可知：S1闭合，S2断开时，电饭煲处于保温状态，图乙可知，电饭煲保温时的功率为400W，则：R1的电阻为：R1=U2/P保=(220V)2/440W=110Ω(2)开关S1，S2都闭合时，电饭煲处于加热状态，其功率为1100W，则电饭煲加热挡正常工作5min消耗的电能为：W=P加t=1100W×5×60s=3.3×105J(3)5min内水所吸收的热量为：Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg·℃）×1.1kg×50℃=2.31×105J电饭煲加热档正常工作的加热效率是:η=Q吸/W=2.31×105J/3.3×105J=70％鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool2.某型号的电饭锅有两档，其原理如图所示，电阻R1＝44Ω.当开关S闭合时，电饭锅处于高温档，当开关S断开时，电饭锅处于焖饭、保温档，焖饭、保温时电饭锅的功率为高温档功率的0.02倍，求：(1)高温档的功率；(2)焖饭、保温时电路中的电流；(3)电阻R2的阻值。鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool解：（1）开关S闭合时，电饭锅处于高温档：P高=U2/R1=(220V)2/44Ω=1100W(2)焖饭、保温时电饭锅的功率为:P保=0.02×P高=0.02×1100W=22W

焖饭、保温时电路中的电流为：I=P保/U=22W/220V=0.1A(3)R1和R2的总电阻为：R总=U2/P保=（220V)2/22W=2200Ω

则电阻R2的阻值为：R2=R总-R1=2200Ω-44Ω=2156Ω鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool3.小亮家新装了一台智能电热马桶盖，如图甲所示，他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三档并可手动调节，其额定电压为220V，低温档、中温档的额定功率为22W和44W．利用所学的电学知识他设计了一个等效电路图，如图乙所示，用两定值电阻R1和R2表示两电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。当它接入家庭电路中正常工作时：(1)低温档加热的电流多大？(2)中温档加热5h，消耗多少度电？(3)高温档加热的额定功率是多少w？

鹤壁安博外国语学校hebiAmboForeignlanguageschool解：(1)S1断开S2接b时，处于低温档，低温档的电流为：I=P低/U=22W/220V=0.1A（2）中温档加热5h，消耗的电能为：W=P中t=0.044KW×5h=0.22kW·h(3)R1的阻值为：R1=U2/P中=（220V)2/4