家用电器工作时，若碰到雷击等情况，会造成用电器电压过高，致使电路中电流过大，损坏用电器．工程技术人员利用一些材料的特殊性质，制成了保护用电器的装置，把它们连接到电路中

Question

家用电器工作时，若碰到雷击等情况，会造成用电器电压过高，致使电路中电流过大，损坏用电器．工程技术人员利用一些材料的特殊性质，制成了保护用电器的装置，把它们连接到电路中，对用电器起保护作用．现有一台电热水器，它的铭牌上标有“220V 1210W”，其工作电压范围是200V～240V，同学们选用了两种材料，用两种方法设计保护电热水器的电路．请选择其中一种方法并完成电路设计．（两种方法都做，以第一种为准）

方法一	方法二
压敏电阻的特性： 有一个击穿电压Un，当两端电压低于Un时，它的电阻非常大，接近断路；当两端电压达到Un时，它的电阻会在瞬间降到非常小，接近零，把被保护的用电器短路，使电路中的保险丝烧断，从而起到保护用电器的作用．	PTC限流器的特性： 当通过它的电流在正常范围内，它的电阻非常小，不会对电路产生影响，若电路中出现异常大的电流时，它的阻值迅速增大，能有效限制电路中的电流，对用电器起保护作用．当电流恢复正常值，它的阻值又恢复到非常小的状态．
请用笔画线代替导线完成电路连接．	请用笔画线代替导线完成电路连接．
针对该电热水器，压敏电阻的击穿电压Un应选多大？请说明理由或写出推算过程．	针对该电热水器，PTC限流器电流的限流值应选多大的？请说明理由或写出推算过程．

Answer 1

（1）因为保险丝需要串联在火线上；而压敏电阻的特性是在两端的电压达到U_n时，它的电阻会在瞬间降到非常小，接近零，把被保护的用电器短路，所以需要将压敏电阻与电热水器并联，如图：

∵其工作电压范围是200V～240V，∴压敏电阻的击穿电压U_n=240V．
（2）因为保险丝需要串联在火线上；而PTC限流器的特性是电路中出现异常大的电流时，它的阻值迅速增大，能有效限制电路中的电流，所以需要将PTC限流器与电热水器串联，如图．

∵电热水器标有“220V 1210W”，则根据P=(U2)/(R)可知：电热水器的阻值为R=(U2额)/(P额)=((220V)2)/(1210W)=40Ω，
∴正常工作范围的最大电流为I_max=(Umax)/(R)=(240V)/(40Ω)=6A，
∴PTC限流器的限流值应为6A．