有一电热毯,说明书上标明所用的电压为220V,电热毯电阻由R1和R2组成,已知R1=605Ω,如下图所示,利用开关S的通断可以使电热毯的发热功率(指电路的总功率)分为两档,两档的功率之比为1:4,问:
(1)开关处于什么状态时,电热毯的功率最大,最大功率是多大?
(2)电阻R2的阻值应为多大?
(3)改变R1、R2的阻值,请另外设计一个不同的电路,实现上面的功能。要求画出电路图并计算R1和R2的阻值。
解析:
(1)当S闭合时,电路总电阻最小,总功率最大,最大功率为:
P最大= | U2 | = | (220V)2 | =80W |
R1 | 605Ω |
(2)当S断开时,电路消耗的功率为最大功率的1/4,所以此时的总功率为:
P = | 1 | P最大= | 1 | ×80W=20W |
4 | 4 |
电路中的电流为:
I = | P | = | 20W | = | 1 | A |
U | 220V | 11 |
此时电路的总电阻为:
R总= | U | = | 220V | =2420Ω | |
I | 1 | A | |||
11 |
R2的电阻值:
R2=R总-R1=2420Ω-605Ω=1815Ω
(3)设计电路如下图所示:
当S断开时,其功率最小,其功率为20W,故R1阻值为:
R1= | U2 | = | (220V)2 | =2420Ω |
P小 | 20W |
当S闭合时,两电阻并联,电路的功率最大,使其功率为80W,则其总电阻为605Ω,故
1 | = | 1 | + | 1 | |
605Ω | 2420Ω | R2 |
解之得:
R2=484Ω
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