Question

一道物理电学题

(1) 家庭电路中电流过大的原因往往不同，请分别说明如下图甲、乙两图开关闭合后产生电流过大的原因各是什么？ (2) 某高中学校学生宿舍楼的电路如图丙所示，电源电压U=220V，电路中接有电阻R0= 2Ω，电路中装有50台完全相同的电热水器(图中用R表示)，每台电热水器的额定电压为200V，额定功率为1000 W；其他电阻不计，并且忽略电热水器电阻随温度的变化。求： ① 同时接几台电热水器时，实际使用的电热水器均能正常工作? ② 同时接多少台电热水器时，电热水器组消耗的电功率最大?最大功率为多少? 若宿舍楼下人户端电能表上标有“2 20V10 A(60 A) ”字样，那么电热水器组消耗功率最大时电路是否安全?

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Answer 1

1. 甲图并联的电器过多，总电阻过小，导致干路电流过大（负载过大导致干路电流过大）；乙图发生短路，导致电流过大。

2. 热水器并联电阻的阻值R，当R上的电压为200V时，R0：R=20：200，R0=2Ω，则：R=20欧姆；
   每台热水器的电阻R'=200X200/1000=40Ω，
   则电路中需要并联的热水器数量：n=40/20=2台，此时所有热水器均能正常工作；
   当并联的热水器数量为m时，并联电阻：R'=40/m Ω
   热水器的总功率：P=I²R'=(220/(2+R'))²R'   当R'=2Ω时，P最大，Pmax=6050W，m=20
   此时，电路电流：I=220/(2+2)=55A  小于额定电流，电路安全。

追答

谢谢采纳！不过我最后一题可能是错的。60A是峰值电流，额定电是10A，所以最大功率是不安全的。

10A是额定电流，60A是最大允许电流。应该还是安全的。

Answer 2

(1)
甲：总功率过大
乙：短路了
(2)
P总=220*10=2200W
<1>2台：P实=2000W
<2>
P总瞬=220*60=13200W
n=P总瞬/P个=13台
非常不安全