问题描述:
设计三挡电热水壶的电路图,R1和R2是两根阻值相同的电阻丝,1、2、3、4为档位接点,三挡电热水壶的铭牌如下:档位 | 高档 | 中档 | 低档 |
加热功率(W) | 880 | 440 | 220 |
容量(L) | 1 | ||
额定电压(V) | 220 |
(2)当3与4连接,1与2断开,此时热水壶加热功率处于中档,则电热丝R1电阻值是多少?
(3)使用正常中温档正常工作多长时间可使满壶20℃的水温度升高到64℃?(设无热损失,ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg•℃)
最佳答案:
(1)当1、2相连、3、4相连时,电热水壶处于高温档,
此时,电路中两电热丝并联,电路中的电阻最小,
根据P=
U2 |
R |
(2)高温档时两电热丝并联,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且总功率等于各分用电器功率之和,
所以,高温档的电功率:
P高温=
U2 |
R1 |
U2 |
R2 |
(220V)2 |
R1 |
(220V)2 |
R2 |
因R1和R2是两根阻值相同的电热丝,
所以,2×
(220V)2 |
R1 |
解得:R1=110Ω;
(3)装满水时水的体积:
V=1L=1dm3=1×10-3m3,
由ρ=
m |
V |
m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)
=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(64℃-20℃)
=1.848×105J,
因无热损失,
所以,W=Q吸=1.848×105J,
由W=Pt可得,使用中温档正常工作加热水时需要的时间:
t=
W |
P中 |
1.848×105J |
440W |
答:(1)当1、2相连、3、4相连时,电热水壶处于高温档;此时,电路中两电热丝并联,电路中的电阻最小,根据P=
U2 |
R |
(2)电阻丝R1的阻值是110Ω;
(3)使用中温档正常工作420s可使满壶20℃的水温度升高到64℃.