Question

右圖是一個(gè)加熱、保溫電路的一部分。電熱絲R₁規(guī)格為“220V 1100W”， 限流電阻R₂=506Ω。電路的工作原理是：當(dāng)溫控開關(guān)S接a時(shí)，電熱絲R₁接入電路，電路處于加熱狀態(tài)；當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，溫控開關(guān)S自動(dòng)從a切換到b，電路處于保溫狀態(tài)。正常工作時(shí)，加熱功率1100W，保溫功率88W。(電源電壓保持不變，電阻不隨溫度變化。)

(1)請(qǐng)你按照上述原理，對(duì)右圖進(jìn)行連線，使它成為完整的電路圖；
(2)某天在使用(1)中已經(jīng)連接完整的電路時(shí)，R₁燒毀了。有人想使電路恢復(fù)正常工作，設(shè)計(jì)了下面方案。請(qǐng)通過計(jì)算、分析，對(duì)兩個(gè)方案作出評(píng)價(jià)：
方案一：用“220V220W”電熱絲R₃、“220V 880W”電熱絲R₄串聯(lián)替代R₁；
方案二：用兩根都是“220V 550W”的電熱絲R₅并聯(lián)替代R_l。
(3)請(qǐng)你選用下表所提供的電熱絲，再設(shè)計(jì)一個(gè)方案，使(2)中損壞的電路恢復(fù)正常工作，并說明設(shè)計(jì)理由。
電熱絲：

符號(hào)	R6	R7	R8	R9
規(guī)格	220V  500W	220V  600W	220V  2200W	110V  550W
數(shù)量	1	1	2	3

Answer 1

（1）如圖所示  （2分）

（2）方案一：  （2分）
R₃= U²/ P₃ =(220V)²/220W=220Ω
同理R₄= 55Ω
R₃、R₄串聯(lián)后:
加熱時(shí)：P_串= U²/(R₃+R₄)=(220V)²/(220Ω+55Ω)=176W＜1100W
保溫時(shí)：P′_串=U²/( R₃+R₄+R₂)= (220V)²/(220Ω+55Ω+506Ω)≈62.0W<88W
兩項(xiàng)都不合題意要求,方案一不可行。
方案二：  （2分）
R₁=U²/P₁=(220V)²/1100W =44Ω，同理R₅= 88Ω。兩根電熱絲R₅并聯(lián)后總電阻值是44Ω，能替代R₁，加熱時(shí)功率為1100W;保溫時(shí)功率為88W。正常工作時(shí),兩項(xiàng)都合要求。
但是，當(dāng)其中一根電熱絲燒壞時(shí)，電路仍可以工作。
加熱時(shí)：R₅正常工作，P=550W＜1100W
保溫時(shí)：P′′= U²/(R₂+R₅)= (220V)²/(506Ω+88Ω) ≈81.5W＜88W
斷了一根電熱絲后，兩項(xiàng)都不合要求，而且不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)加以排除�？梢姺桨付�不是最佳的。
（3）設(shè)計(jì)如下： （2分）
將兩根“110V 550W”電熱絲R₉串聯(lián)替代R₁。
理由：一個(gè)電熱絲的電阻值為R₉
R₉=U²/P=（110V）²/550W=22Ω
兩根電熱絲串聯(lián)后總阻值是44Ω，接在220V電壓下能正常工作，能完全等效
替代R₁，符合題意要求。
其它設(shè)計(jì)，只要符合題意要求均給分。

解析