Question

学习了电学知识后，小亮研究家中的具有保温功能的电热饮水机，电热饮水机的简化电路示意图如图所示．电热饮水机的铭牌上部分内容如表．试问：

额定电压	220V
加热功率	400W
保温功率	40W
最大容积	2L

（1）饮水机处于保温状态时温控开关S₀应处于什么状态？

（2）R₁和R₂的电阻值各是多大？

（3）在用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V，加热效率为80%，若将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要多长时间？（C_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³，忽略温度对电阻的影响）

Answer 1

 解：（1）由电路图可知，开关S₀断开时两电阻串联，电路电阻较大，开关S₀闭合时，只有电阻R₁接入电路，电阻R₂被短路，此时电路电阻较小，电源电压U一定，由P=可知，电阻越大，电路功率越小，电阻越大，饮水机功率越大，因此当开关S₀断开时，电路定值较大，电功率较小，饮水机处于保温状态．

（2）∵P_加=，

∴电阻R₁===121Ω，

∵P_保=，

∴电阻R_总===1210Ω，

保护电阻R₂=R_总﹣R₁=1210Ω﹣121Ω=1089Ω；

（3）设加热时间为t，有P_峰t80%=Q_吸，即t80%=c_水m_水△t_水，

即×t×80%=4.2×10³J/（kg•℃）×1×10³kg/m³×2×10^﹣3m³×（100℃﹣20℃）

解得t=2541s；

答：（1）饮水机处于保温状态时温控开关S₀应处于断开状态．

（2）R₁和R₂的电阻值分别是121Ω与1089Ω．

（3）将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要2541s．