Question

5．CFXB型电饭锅有两档，其原理图如图所示．高温烧煮时，电饭锅的总功率为1100W；焖饭、保温时，电饭锅的总功率为22W．
（1）开关在“2”档时，电饭锅处于高温烧煮状态还是焖饭、保温状态？
（2）电阻R和R₀的阻值？
（3）开关在“1”档时，通电10min电阻R上产生的热量？

Answer 1

分析 （1）分析开关S与触点1、与触电2连接时的电路组成，得出电路中电阻阻值的大小关系，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析两种情况下电功率的大小关系，电功率大时电饭煲处于高温烧煮档，电功率小时电饭煲处于焖饭保温档；
（2）当开关S与接线柱2相连时，电阻R被短路，电路中只有R₀，知道此时的电功率和电源电压，可以求R₀的大小；当开关S与触点1连接时，两电阻串联，知道此时的电功率和电源电压，可以求串联电路的总电阻；再根据串联电阻的特点求R；
（3）由欧姆定律求出电路电流，应用焦耳定律可以求出R产生的热量．

解答 解：（1）开关S与触点1连接时，R连入电路，电路中的电阻最大，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知此时电功率最小，
因此，开关S接触点1时，电饭煲处于焖饭保温档；开关S与触点2连接时，电饭煲处于高温烧煮档；
（2）当开关S与接线柱2相连时，电饭煲处于高温烧煮档，电路中只有R₀，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电阻阻值：R₀=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{高温}}$=$\frac{（220V）^{2}}{1100W}$=44Ω；
当开关S与接线柱1相连时，电饭煲处于焖饭保温档，两电阻串联，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R_串=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保温}}$=$\frac{（220V）^{2}}{22W}$=2200Ω，
电阻：R=R_串-R₀=2200Ω-44Ω=2156Ω；
（3）开关在“1”档时，电路中的电流：I=$\frac{U}{{R}_{串}}$=$\frac{220V}{2200Ω}$=0.1A，
t=10min=600s电阻R产生的热量：Q=I²Rt=（0.1A）²×2156Ω×600s=12936J；
答：（1）开关在“2”档时，电饭锅处于高温烧煮状态；
（2）电阻R和R₀的阻值分别为44Ω、2156Ω．
（3）开关在“1”档时，通电10min电阻R上产生的热量为12936J．

点评 大部分家用电热器都是用改变电路电阻的阻值来实现功率的改变，电阻阻值的改变有三种方法：①用开关使几个电阻串联，达到增大电阻，减小功率的目的；②用开关使几个电阻并联，达到减小电阻，增大功率的目的；③用一个开关和电阻并联，开关的闭合可使电阻短路，达到减小电阻，增大功率的目的．