Question

學習了電學知識后，小亮研究家中的具有保溫功能的電熱飲水機，電熱飲水機的簡化電路示意圖如圖所示．電熱飲水機的銘牌上部分內(nèi)容如表．試問：

額定電壓	220V
加熱功率	400W
保溫功率	40W
最大容積	2L

（1）飲水機處于保溫狀態(tài)時溫控開關S₀應處于什么狀態(tài)？

（2）R₁和R₂的電阻值各是多大？

（3）在用電高峰期，該飲水機的實際工作電壓只有200V，加熱效率為80%，若將裝滿水箱的水從20℃加熱至100℃，需要多長時間？（C_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³，忽略溫度對電阻的影響）

Answer 1

 解：（1）由電路圖可知，開關S₀斷開時兩電阻串聯(lián)，電路電阻較大，開關S₀閉合時，只有電阻R₁接入電路，電阻R₂被短路，此時電路電阻較小，電源電壓U一定，由P=可知，電阻越大，電路功率越小，電阻越大，飲水機功率越大，因此當開關S₀斷開時，電路定值較大，電功率較小，飲水機處于保溫狀態(tài)．

（2）∵P_加=，

∴電阻R₁===121Ω，

∵P_保=，

∴電阻R_總===1210Ω，

保護電阻R₂=R_總﹣R₁=1210Ω﹣121Ω=1089Ω；

（3）設加熱時間為t，有P_峰t80%=Q_吸，即t80%=c_水m_水△t_水，

即×t×80%=4.2×10³J/（kg•℃）×1×10³kg/m³×2×10^﹣3m³×（100℃﹣20℃）

解得t=2541s；

答：（1）飲水機處于保溫狀態(tài)時溫控開關S₀應處于斷開狀態(tài)．

（2）R₁和R₂的電阻值分別是121Ω與1089Ω．

（3）將裝滿水箱的水從20℃加熱至100℃，需要2541s．