李明得到一个国外生产的电热暖手器,铭牌表示额定值的字样中,能看清楚的只有“24W”这几个字.为了能正确使有该用电器,他把一只标有“600Ω,0.4A”的定值电阻与电热暖手器和开关串联起来,连接到家庭照明电路中,然后进行如下实验观察:将开关接通后,电能表转盘转动137r(圈)恰好用了100s;断开开关后,电能表转盘在1min内恰好转了80r;观察电能表上标有3000r/(kW•h)字样;他在做实验的时间内,家中其他用电器的使用情况没有变化.请根据以上数据,计算电热暖手器的额定电压是多少?
接通开关时,电能表测出的是家中所有用电器在100s内消耗的总电能:
W'=137×kW•h=kW•h.
断开开关后,电能表测出的是李明家其他用电器在60s内消耗的电能:
W=80×kW•h=kW•h.
断开开关前的功率为:P'===1.644kW=1644W,
断开开关后的功率为:P===1.6kW=1600W,
所以,定值电阻和暖手器的总功率为:P总=P'-P=1644W-1600W=44W,
定值电阻和暖手器的总电阻为:R总===1100Ω,
电热暖手器的电阻为:R=R总-R定=1100Ω-600Ω=500Ω,
所以,电热暖手器的额定电压为:U额==≈109V.