初二物理电功率难题

Question

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

Answer 1

（1）如果电路中没有接入R1，ND指示灯易被烧坏。
（2）汤在沸腾前，电路中R2被短路，只有R3在工作。
此时，R3=U²÷P=(220V)²÷1000W=48.4Ω
沸腾时S2断开，R2、R3串联。
P=U²÷（R2+R3）=（220V）²÷（48.4Ω+48.4Ω）=500W
（3）若ND指示灯选“6V 0.2A”普通灯泡,则指示灯中的电流I=0.2A,则电路(包括R1)消耗功率为
P=UI=220V×0.2A=44W
若ND指示灯选“6V 10mA”普通灯泡,则指示灯中的电流I'=10mA=0.01A,则该电路(包括R1)消耗功率为P'=UI'=220V×0.01A=2.2W
由此可见,指示灯选“6V 10mA”更节能省电。

Answer 2

(1) 因为是指示灯，需要电压（或电流）较小，R1是分压（或限流）电阻，故如没有R1则指示灯被烧坏。
(2)加热时开关S2是闭合的，故电路只有R3一个加热电阻，根据欧姆定律，R=U\I ，P=UI,可知，P=U2\R，即R=U2\P，带入数据，可得，R3=48.4Ω
沸腾时，S2断开，R2与R3串联接入，P=U2\R2+R3 ,代入数据解得P=500W
(3)若指示灯ND选“6V 0.2A”普通灯泡,则指示灯中的电流I1=0.2A,该支路(包括R1)消耗功率为
P1=UI1=220V×0.2A=44W
若指示灯ND选“6V 10mA”普通灯泡,则指示灯中的电流I2=10mA=0.01A,该支路(包括R1)消耗功率为
P2=UI2=220V×0.01A=2.2W
可见,指示灯选“6V 10mA”功耗小,节能.

Answer 3

（1）如果没有R1，则没有限流电阻保护指示灯，指示灯会轻易烧毁。故障现象是通电时没有指示灯指示。
（2）在汤沸腾前，S2是闭合的，即电路只有R3加热（R2被短路），由P＝U^2 / R3　得
1000＝220^2 / R3
得　R3＝48.4欧
沸腾后，S2断开，这时R2和R3串联，得这时发热体（R2和R3）的电功率是
P1＝U^2 / (R2+R3)＝220^2 / (48.4+48.4)＝500瓦
（3）应该选择发光二极管为好，因为它发热量较小，高亮度，不易损坏。（灯泡易烧）

Answer 4

1.因为指示灯电阻很小，如果不装保护电阻r1，就会导致电流过大而损坏电路。
2.r3=u平方除以p=220平方除以1000=48.4欧姆，
沸腾前因为s2闭合，所以就是r2短路，所以才有上面的式子，而沸腾后，极为r2和r3串联，这样电阻变大了，p=u平方除以（r2+r3）=500w，沸腾后不需要很大的功率，所以设计者会这样设计。
3.选发光二极管，因为发光二极管电阻大（你可以根据那个规格算出来），消耗的电能小，而且二极管亮度好，但是你要注意他有单向导电性呀！！

Answer 5

(1)没有R1，ND的电流没法限制，会把灯烧坏。
（2）汤沸腾前,S2接通，只有R3工作。电功率P=UI=U(U/R3)=U^2/R3=1000
R3=220x220/1000=48.4Ω
沸腾S2断开，P沸=U^2/(R2+R3)=500W
(3)接发光二极管好，省电。
P灯=UI灯=220x0.2=44W，P管=UI管=220x0.01=2.2W