问题 问答题

电暖气是常见的家用电器之一,某电暖气的电路示意图如图甲所示.L1和L2是两个指示灯,R1和R2为电热丝,通过调节旋转开关可以改变电暖气的档位.为避免引起火灾,使电暖气被碰倒时能够自动断开电路,可以在电路中接入一个“防倾倒开关”.“防倾倒开关”及其原理如图乙所示,在电暖气的底部有一个伸出外壳的塑料杆,当电暖气放置在水平地面时,塑料杆受到地面竖直向上的力而被顶起,接通顶部的触点.如果电暖气发生倾倒,塑料杆底部不受力,在弹簧的作用下顶部触点断开,电暖气便不再工作,该装置起到了“自动开关”的作用.在某次使用中,电暖气的旋钮开关接到档位“1”时,2min消耗的电能是48000J.已知R1:R2=4:7,指示灯L1和L2的电阻很小可忽略不计.

(1)“防倾倒开关”最好应安装在图甲的电路示意图中A、B、C、D、E哪一点处;

(2)求电热丝R2的阻值;

(3)当旋钮开关分别置于档位1和档位2时,求此电暖气的最大和最小功率的比值.

答案

(1)为了防止短路现象,在电热器被碰倒时,切断火线,“倾倒开关”要接在C点;

(2)旋钮开关接触点“1”时的等效电路如图1所示:

∵指示灯L2的电阻很小可忽略,

∴旋钮开关接静触点“1”时,2min消耗的电能:

W=

U2
R1+R2
t,

R1+R2=

U2
W
t=
(220V)2
48000J
×120s=121Ω,

∵R1:R2=4:7,

∴R1=44Ω,R2=77Ω;

(3)旋钮开关接触点“2”时的等效电路如图2所示

∵指示灯L1的电阻很小可忽略,

∴图2中,电热器消耗功率最大,P1=

U2
R1

图1中,电热器消耗功率最小,P2=

U2
R1+R2

P1
P2
=
U2
R1
U2
R1+R2
=
R1+R2
R1
=
121Ω
44Ω
=
11
4

答:(1)“防倾倒开关”最好应安装在图甲的C处;

(2)电热丝R2的阻值为77Ω;

(3)当旋钮开关分别置于档位1和档位2时,电暖气的最大和最小功率的比值为11:4.

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