Question

某中学物理兴趣小组的同学，设计了一台如图所示的恒温箱，箱内安装一根电热丝．若电源电压为220V，要求使

某中学物理兴趣小组的同学，设计了一台如图所示的恒温箱，箱内安装一根电热丝．若电源电压为220V，要求使用恒温箱时，箱内供热功率为400W（设电能全部转化为内能）（1）若电热丝的电阻R为100Ω，实际电功率为多少？（2）为了使电热丝供热达到要求，在不改变电热丝阻值及电源电压的条件下，兴趣小组的同学在箱外串联了一个发热电阻，这个电阻的阻值多大？（3）如果电源电压不变，为了达到供热要求你认为还可以怎样安装一个发热电阻？阻值多大？对比（2）中兴趣小组同学的改装，你的改装有什么主要优点？

Answer 1

（1）实际电功率：P=

U2

R

=

(220V)2

100Ω

=484W；
（2）当实际功率为400W时，由P=

U2

R

可得，U=

PR

=

400W×100Ω

=200V；
则电路中的电流：I=

P

U

=

400W

200V

=2A；
因此，串联电阻两端电压：U'=220-200=20V，则需要串联的电阻阻值R_串=

U′

I

=

20V

2A

=10Ω；
（3）由P=

U2

R

可得，在220V的电压下工作，要想达到额定功率，电路总电阻R=

U2

P额

=

(220V)2

400W

=121Ω；
为了节约能源，避免电能的浪费，可以把串联电阻放在恒温箱内部，与原来的电热丝一起作为发热电阻使用．
答：（1）实际功率为484W；
（2）在箱外串联一个10Ω的电阻；
（3）串联电阻的阻值是21Ω；
把串联电阻放在恒温箱内部，与电热丝一起作为发热电阻，这样可以避免电能的浪费．