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如图所示,是某种电热饮水机的简化电路示意图.它有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),阅读该饮水机说明书可知:热水箱容积2L,额定电压220V,加热时的功率400W,
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如图所示,是某种电热饮水机的简化电路示意图.它有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),阅读该饮水机说明书可知:热水箱容积2L,额定电压220V,加热时的功率400W,保温时的功率40W.求:试问:
(1)饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于什么状态?
(2)R1和R2的电阻值各是多大?
(3)在用电高峰期,该饮水机的实际工作电压只有200V,加热效率为80%,若将装满水箱的水从20℃加热至100℃,需要多长时间?(C水=4.2×103J/(kg•℃),ρ水=1.0×103kg/m3,忽略温度对电阻的影响)
(1)饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于什么状态?
(2)R1和R2的电阻值各是多大?
(3)在用电高峰期,该饮水机的实际工作电压只有200V,加热效率为80%,若将装满水箱的水从20℃加热至100℃,需要多长时间?(C水=4.2×103J/(kg•℃),ρ水=1.0×103kg/m3,忽略温度对电阻的影响)
▼优质解答
答案和解析
(1)由电路图可知,开关S0断开时两电阻串联,电路电阻较大,开关S0闭合时,只有电阻R1接入电路,电阻R2被短路,此时电路电阻较小,电源电压U一定,由P=
可知,电阻越大,电路功率越小,电阻越小,饮水机功率越大,因此当开关S0断开时,电路阻值较大,电功率较小,饮水机处于保温状态.
(2)∵P加=
,∴电阻R1=
=
=121Ω,
∵P保=
,∴电阻R总=
=
=1210Ω,
保护电阻R2=R总-R1=1210Ω-121Ω=1089Ω;
(3)设加热时间为t,有P峰t80%=Q吸,即
t80%=c水m水△t水,
t80%=c水ρ水V水△t水,
t=
=
=2541s;
答:(1)饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于断开状态.
(2)R1和R2的电阻值分别是121Ω与1089Ω.
(3)将装满水箱的水从20℃加热至100℃,需要2541s.
U2 |
R |
(2)∵P加=
U2 |
R1 |
U2 |
P加 |
(220V)2 |
400W |
∵P保=
U2 |
R |
U2 |
P保 |
(220V)2 |
40W |
保护电阻R2=R总-R1=1210Ω-121Ω=1089Ω;
(3)设加热时间为t,有P峰t80%=Q吸,即
U/2 |
R1 |
U/2 |
R1 |
t=
c水ρ水V水△t水R1 |
U′280% |
4.2×103J/(kg•℃)×1×103kg/m3×2×10-3m3×(100℃-20℃)×121Ω |
(200V)2×80% |
答:(1)饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于断开状态.
(2)R1和R2的电阻值分别是121Ω与1089Ω.
(3)将装满水箱的水从20℃加热至100℃,需要2541s.
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