8.养鸡场有一台电热孵卵器,接入220 V的家庭电路中工作,发热体是电阻为110 Ω的电热丝。求:
(1)通过发热体的电流;
(2)通电10 s该发热体产生的热量。
(1)通过发热体的电流;
(2)通电10 s该发热体产生的热量。
答案
解:(1)根据欧姆定律可知,通过发热体的电流:
$I=\frac{U}{R}=\frac{220\ \mathrm{V}}{110\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$。
(2)发热体产生的热量:
$Q=I^2Rt=(2\ \mathrm{A})^2×110\ \Omega×10\ \mathrm{s}=4400\ \mathrm{J}$。
$I=\frac{U}{R}=\frac{220\ \mathrm{V}}{110\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$。
(2)发热体产生的热量:
$Q=I^2Rt=(2\ \mathrm{A})^2×110\ \Omega×10\ \mathrm{s}=4400\ \mathrm{J}$。
9.小吉家新买了一辆汽车,车上的座椅垫具有电加热功能,如图18-4-8甲所示。通过观察和研究,他了解到该座椅垫有“高温”“低温”和“关”三个挡位,“高温”挡功率为36 W,“低温”挡功率为18 W。该座椅垫加热部分的电路简图如图18-4-8乙所示,电源电压为24 V,S为挡位切换开关。$R_1$和$R_2$为电热丝。则:

图18-4-8
(1)当座椅垫处于“高温”挡加热时,座椅垫工作5 min产生的热量是多少焦?
(2)电热丝$R_1$和$R_2$的阻值分别是多少?
(3)当座椅垫处于“低温”挡加热时,电热丝$R_2$的电功率是多少?
图18-4-8
(1)当座椅垫处于“高温”挡加热时,座椅垫工作5 min产生的热量是多少焦?
(2)电热丝$R_1$和$R_2$的阻值分别是多少?
(3)当座椅垫处于“低温”挡加热时,电热丝$R_2$的电功率是多少?
答案
解:(1)当座椅垫处于“高温”挡加热时,由题图乙可知,此时只有$R_1$工作,座椅垫工作5 min产生的热量:
$Q=W=P_\mathrm{高温}t=36\ \mathrm{W}×5×60\ \mathrm{s}=10800\ \mathrm{J}$。
(2)由$P=\frac{U^2}{R}$可知,电热丝$R_1$的阻值:
$R_1=\frac{U^2}{P_\mathrm{高温}}=\frac{(24\ \mathrm{V})^2}{36\ \mathrm{W}}=16\ \Omega$;
当电路的座椅垫处于“低温”挡加热时,由题图乙可知,$R_1$与$R_2$串联,电路的总电阻:
$R=\frac{U^2}{P_\mathrm{低温}}=\frac{(24\ \mathrm{V})^2}{18\ \mathrm{W}}=32\ \Omega$,
根据串联电路电阻的特点可知,电热丝$R_2$的电阻:
$R_2=R-R_1=32\ \Omega-16\ \Omega=16\ \Omega$。
(3)“低温”挡加热时的电流:
$I=\frac{P_\mathrm{低温}}{U}=\frac{18\ \mathrm{W}}{24\ \mathrm{V}}=0.75\ \mathrm{A}$,
电热丝$R_2$的电功率:
$P_2=I^2R_2=(0.75\ \mathrm{A})^2×16\ \Omega=9\ \mathrm{W}$。
$Q=W=P_\mathrm{高温}t=36\ \mathrm{W}×5×60\ \mathrm{s}=10800\ \mathrm{J}$。
(2)由$P=\frac{U^2}{R}$可知,电热丝$R_1$的阻值:
$R_1=\frac{U^2}{P_\mathrm{高温}}=\frac{(24\ \mathrm{V})^2}{36\ \mathrm{W}}=16\ \Omega$;
当电路的座椅垫处于“低温”挡加热时,由题图乙可知,$R_1$与$R_2$串联,电路的总电阻:
$R=\frac{U^2}{P_\mathrm{低温}}=\frac{(24\ \mathrm{V})^2}{18\ \mathrm{W}}=32\ \Omega$,
根据串联电路电阻的特点可知,电热丝$R_2$的电阻:
$R_2=R-R_1=32\ \Omega-16\ \Omega=16\ \Omega$。
(3)“低温”挡加热时的电流:
$I=\frac{P_\mathrm{低温}}{U}=\frac{18\ \mathrm{W}}{24\ \mathrm{V}}=0.75\ \mathrm{A}$,
电热丝$R_2$的电功率:
$P_2=I^2R_2=(0.75\ \mathrm{A})^2×16\ \Omega=9\ \mathrm{W}$。
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