Question

【題目】用電熱紫砂罐燉湯，由于能控制燉湯的溫度，所以不僅燉出的湯味道香醇，而且節(jié)約能源．這是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)S2在湯的溫度達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)能自動(dòng)斷開(kāi)，而S1仍然閉合維持小火燉煮，如圖所示，圖中L為指示燈，R1為限流電阻，R2、R3為加熱電阻，其阻值均為48.4Ω．

（1）如果沒(méi)有電阻R1，將會(huì)有什么故障?

（2）求工作時(shí)的電熱紫砂罐在湯沸騰前、后發(fā)熱體的電功率.

（3）在設(shè)計(jì)時(shí),若指示燈可在“6V 0.2A”普通燈泡和“6V 10mA”的發(fā)光二極管中任意選一種，你認(rèn)為選哪種合適？并說(shuō)明理由。

Answer 1

【答案】（1）如果電路中沒(méi)有接入R1，指示燈將被燒壞.（2）500W ；（3）選用“6V 10 mA”的發(fā)光二極管比較合適。因?yàn)樵诖��?lián)了分壓電阻之后，使用發(fā)光二極管損耗的電功率小于使用普通燈炮損耗的電功率，更節(jié)能一些。

【解析】（1）如果沒(méi)有保護(hù)電阻有R1，由于電壓過(guò)大，指示燈會(huì)被燒壞，從而使指示燈不能正確工作；

（2）湯的溫度達(dá)到沸點(diǎn)前，開(kāi)關(guān)S2閉合，只有發(fā)熱體R3在工作，則發(fā)熱體的電功率：P=U2/R3=(220V)2/48.4Ω=1000W，

湯的溫度達(dá)到沸點(diǎn)后，開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)，發(fā)熱體R2與R3串聯(lián)，

∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，

∴此時(shí)發(fā)熱體的電功率：P′=U2/R2+R3=(220V)2/48.4Ω+48.4Ω=500W；

（3）若指示燈為“6V 0.2A”普通燈泡時(shí)，

當(dāng)其指示時(shí)，該支路消耗的電能P=UI=220V×0.2A=44W，

若指示燈為“6V 10mA”的發(fā)光二極管時(shí)，

當(dāng)起指示時(shí)，該支路消耗的電能P′=UI′=220V×10×10-3A=2.2W，

從節(jié)約能源的角度可知應(yīng)選“6V 10mA”的發(fā)光二極管。