随着电器化时代的到来，家用电器已广泛应用到我们的生活中．某家庭煲汤用电热锅简化电路如图所示，电热锅额定电压为220V，R1和R2均为发热电阻，R1阻值为80Ω，R2阻值为404Ω．接通电源电

Question

随着电器化时代的到来，家用电器已广泛应用到我们的生活中．某家庭煲汤用电热锅简化电路如图所示，电热锅额定电压为220V，R₁和R₂均为发热电阻，R₁阻值为80Ω，R₂阻值为404Ω．接通电源电热锅处于“大火”加热状态；当锅内温度达到100℃时，电热锅处于“小火”炖煮状态．

（1）电热锅在额定电压下，处于“大火”加热状态时，开关S₁处于断开还是闭合状态？此时电路中的电流多大？
（2）电热锅在额定电压下，处于“小火”炖煮状态时，电功率多大？
（3）为测量电热锅的实际电压，将家中其他用电器全部关闭，电热锅在“大火”加热状态下，观察到标有“2000r/kW•h”字样的电能表在6分钟内转了100转，电热锅的实际电压是多少？

Answer 1

（1）由图知，闭合开关S₁、S₂时，电路为R₁的简单电路，电源电压一定，此时电路中电阻较小，由P=(U2)/(R)可知此时加热功率较大，电热锅处于“大火”加热状态；
开关S₁断开、S₁仍闭合时，R₁与R₂串联，此时电路中电阻较大，加热功率较小，电热锅处于“小火”炖煮状态．
“大火”加热状态电路中电流：
I=(U)/(R1)=(220V)/(80Ω)=2.75A；
（2）电热锅处于“小火”炖煮状态时，开关S₂断开、S₁闭合，R₁与R₂串联，所以“小火”炖煮状态时电功率：
P_小=(U2)/(R1+R2)=((220V)2)/(80+404Ω)=100W；
（3）电热锅在“大火”加热状态下，6分钟消耗的电能：
W=(100r)/(2000r/kW•h)=0.05kW•h；
由W=(U2)/(R)t可得此时的实际电压：
U_实=√((WR1)/(t))=√((0.05×3.6×106J×80Ω)/(6×60s))=200V．
答：（1）电热锅在额定电压下，处于“大火”加热状态时，开关S₁处于闭合状态，此时电路中的电流2.75A；
（2）电热锅在额定电压下，处于“小火”炖煮状态时，电功率100W；
（3）电热锅的实际电压是200V．