近年冬天，越来越多的人在使用电热桌垫（如图甲）．好奇的小东同学很想知道它的发热原理，查看说明书后发现：该电热桌垫由12伏电源供电，发热部分由两根电热丝组成，调温档有关、

Question

近年冬天，越来越多的人在使用电热桌垫（如图甲）．好奇的小东同学很想知道它的发热原理，查看说明书后发现：该电热桌垫由12伏电源供电，发热部分由两根电热丝组成，调温档有关、低温、高温三档．
（1）小东设计了如图乙的电路，当调温档处于高温档时，开关S₁和S₂的闭合和断开情况是___．
（2）该电热桌垫的实际电路如图丙所示，已知R₁为6欧，R₂为4欧，当电热桌垫处于低温档（只接入6欧）时，求1分钟内产生的热量是多少焦？（不考虑温度的变化对电阻的影响）
（3）求该电热桌垫消耗的最大功率是多少瓦？

Answer 1

（1）当调温档处于高温档时，电热桌垫的功率最大，
由P=(U2)/(R)可知，电路中的总电阻最小，
由电路图可知，开关S₁、S₂均闭合时，电路为R₂的简单电路，电路中的总电阻最小；
（2）当电热桌垫处于低温档时，1分钟内产生的热量：
Q₁=W₁=(U2)/(R1)t=((12V)2)/(6Ω)×60s=1440J；
（3）R₁与R₂同时工作时，该电热桌垫的功率最大，
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，
所以，电路中的总电阻：
R=(R1R2)/(R1+R2)=(6Ω×4Ω)/(6Ω+4Ω)=2.4Ω，
最大功率：
P=(U2)/(R)=((12V)2)/(2.4Ω)=60W．
答：（1）开关S₁、S₂均闭合；
（2）当电热桌垫处于低温档时，1分钟内产生的热量是1440J；
（3）该电热桌垫消耗的最大功率是60W．