小丽同学在学完电学后,设计了一个保温箱电路,如图所示,图中的A为温度传感器(达到设定温度时,它自动断开电路,低于设定温度时,自动接通电路,它的作用相当于开关),S为温度档位设定开关,她设定了三个档:4O℃、5O℃、6O℃,加热功率分别为45W、72W、9OW.电源电压是36V,且保持不变,R1、R2、R3都是发热体.
(1)当S拨至位置1时,加热功率是多少?R1的阻值是多少?
(2)S拨至位置3时,电路中的电流是多少?
(3)当S拨至位置2时,请你列出与此时电路有关的两个未知物理量并解答.
(1)开关接1时,电路电阻最小,只有R1一个电阻接入电路.根据公式 P=
可知:保温箱电路处于“高”档位工作时,电路消耗功率最大为P大=90W,U2 R
R1=
=U2 P大
=14.4Ω.(36V)2 90W
(2)开关接3时,三个电阻串联,电路电阻最大时,根据公式 P=
可知保温箱电路处于“低”档位,功率最小为:P小=45W,则电流I小=U2 R
=P小 U
=1.25A;45W 36V
(3)开关接2只有电阻R1和R2串联接入电路,电路电阻适中,根据公式 P=
可知:保温箱电路处于“中”档位,功率为P中=72W,此时可以求出电路电流和R1和R2串联后的总电阻:U2 R
I中=
=P中 U
=2A,R串=72W 36V
=U2 P中
=18Ω.(36V)2 72W
答:(1)当S拨至位置1时,加热功率是90W,R1的阻值是14.4Ω;
(2)S拨至位置3时,电路中的电流是1.25A;
(3)当S拨至位置2时,可以求出电路电流 I中为2A,和R1和R2串联后的总电阻R串=18Ω.