
初二物理,电功率难题
用电热紫砂罐炖汤,由于能控制汤的温度,不仅炖出的汤味香醇而且节约能源。这是因为开关S2在汤的温度达到沸点时断开了,其中S1仍然闭合,维持小火炖煮。如图所示,如图,ND为指...
用电热紫砂罐炖汤,由于能控制汤的温度,不仅炖出的汤味香醇而且节约能源。这是因为开关S2在汤的温度达到沸点时断开了,其中S1仍然闭合,维持小火炖煮。如图所示,如图,ND为指示灯、R1为限流电阻,R2.R3均为加热电阻,其中R2的阻值为48.4Ω。
(1)如果没有电阻R1,会有什麽故障?
(2)若工作时的电热紫砂罐在汤沸腾前的电功率为1kw,求加热电阻R3和沸腾发热体的电功率。
(3)在设计时,若指示灯ND可在“6V 0.2A”普通灯泡和“6V 10mA”的发光二极管中任意选一种,你认为选哪种合适,并说明理由
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(1)如果没有电阻R1,会有什麽故障?
(2)若工作时的电热紫砂罐在汤沸腾前的电功率为1kw,求加热电阻R3和沸腾发热体的电功率。
(3)在设计时,若指示灯ND可在“6V 0.2A”普通灯泡和“6V 10mA”的发光二极管中任意选一种,你认为选哪种合适,并说明理由
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就这也算难题?
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解:(1)指示灯ND烧坏。
(2)由公式P=U^2/R得
R3=U^2/P=220^2/1000欧=48.4欧。
(3)a:发光二极管发光功率低于普通灯泡,
b:发光二极管发光时间是普通灯泡的一半,
所以发光二极管耗电更少,选发光二极管更好。
解:(1)指示灯ND烧坏。
(2)由公式P=U^2/R得
R3=U^2/P=220^2/1000欧=48.4欧。
(3)a:发光二极管发光功率低于普通灯泡,
b:发光二极管发光时间是普通灯泡的一半,
所以发光二极管耗电更少,选发光二极管更好。
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解答如下:
(1)如果没有电阻R1分压作用,指示灯两端的电压为220V,将超过其额定电压而烧坏.
(2)沸腾前,电热紫砂罐处在加热状态,S2开关仍闭合,R2被短路,R3工作。由P=U^2/R可知,R3=220V*220V/1000W=48.4Ω
(ND及R1所在支路功能为指示作用,电阻非常大,消耗的电功率几乎为0,可忽略)
沸腾后,S2开关断开,R2、R3串联,串联总电阻R=R2+R3=96.8Ω,由P=U^2/R可知,发热体总功率为P=220v*220V/96.8Ω=500W,其中R2、R3的功率一样,即P2=P3=250W
(3)应选择“6V 10mA”的发光二极管,因为由P=UI,可知它比“6V 0.2A”普通灯泡节能(可能你会觉得它额定电流太小了,其实我在(2)中已经阐述了,指示灯所在的支路电流很小);
还有,“6V 10mA”的发光二极管的使用寿命比较长。
(1)如果没有电阻R1分压作用,指示灯两端的电压为220V,将超过其额定电压而烧坏.
(2)沸腾前,电热紫砂罐处在加热状态,S2开关仍闭合,R2被短路,R3工作。由P=U^2/R可知,R3=220V*220V/1000W=48.4Ω
(ND及R1所在支路功能为指示作用,电阻非常大,消耗的电功率几乎为0,可忽略)
沸腾后,S2开关断开,R2、R3串联,串联总电阻R=R2+R3=96.8Ω,由P=U^2/R可知,发热体总功率为P=220v*220V/96.8Ω=500W,其中R2、R3的功率一样,即P2=P3=250W
(3)应选择“6V 10mA”的发光二极管,因为由P=UI,可知它比“6V 0.2A”普通灯泡节能(可能你会觉得它额定电流太小了,其实我在(2)中已经阐述了,指示灯所在的支路电流很小);
还有,“6V 10mA”的发光二极管的使用寿命比较长。
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解:(1)加热:由功率P=IU=U²/R=220²/48.4=1000W I=U/R=220/48.4=4.4546(A)
保温:由功率P=IU=U²/R=220²/(48.4X2)=500W
长时间的大电流容易引起导线烧断引起火灾。
(2)加热由功率P=IU=U²/R R=U²/p=220²/1000=48.4Ω 发热电阻由功率P=IU=U²/R=220²/(48.4X2)=500W
(3)“6V 10mA”的发光二极管 节约能量、使用寿命长。
保温:由功率P=IU=U²/R=220²/(48.4X2)=500W
长时间的大电流容易引起导线烧断引起火灾。
(2)加热由功率P=IU=U²/R R=U²/p=220²/1000=48.4Ω 发热电阻由功率P=IU=U²/R=220²/(48.4X2)=500W
(3)“6V 10mA”的发光二极管 节约能量、使用寿命长。
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如果没有R1加在ND指示灯上的电压为220V,会因为电流过大造成指示灯烧毁。
在没沸腾前,电流从S2经R3流过,R2是不走电流的。根据功率公式W=U2/R3,得出R3=48400/1000=48.4Ω。
沸腾时的功率W沸腾=U2/(R2+R3)=48400/96.9=500w
若采用普通灯泡,须串联电阻(220-6)/0.2=1070Ω
采用发光二极管,须串联电阻(220-6)/0.01=21400Ω
所以采用普通灯泡好
在没沸腾前,电流从S2经R3流过,R2是不走电流的。根据功率公式W=U2/R3,得出R3=48400/1000=48.4Ω。
沸腾时的功率W沸腾=U2/(R2+R3)=48400/96.9=500w
若采用普通灯泡,须串联电阻(220-6)/0.2=1070Ω
采用发光二极管,须串联电阻(220-6)/0.01=21400Ω
所以采用普通灯泡好
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