Question

上題水箱中的水在冬天往往溫度不夠高，同學(xué)們在水箱中加裝了一個(gè)“220 V，2000 W”的電熱管，并利用一個(gè)“6 V， 1W”的小燈泡和一段10Ω/m的電阻絲，為電熱管安裝了一個(gè)指示燈。   （1）畫出電熱管及指示燈的電原理圖。 （2）在同學(xué)們的方案中，小燈泡兩端的電壓是按5V設(shè)計(jì)的。對于指示燈來說，這樣設(shè)計(jì)有什么好處？（3）按上述設(shè)計(jì)，電阻絲需截用多長的一段？（4）安裝指示燈后，電熱管的實(shí)際功率是額定功率的百分之幾？ 計(jì)算中可以認(rèn)為電熱管。小燈泡及電阻絲的電阻不隨溫度發(fā)生明顯變化

Answer 1

（1）電路圖　　2分   

（2）指示燈兩端的電壓按5V設(shè)計(jì)有利于延長燈的壽命　　1分

（3）由P＝U²/R得電熱管的電阻　　　R＝U²/P＝（220²/2000）Ω＝24.2Ω

　電熱管兩端的實(shí)際電壓　U₁＝220V－5V＝215V

　通過電熱管的實(shí)際電流是　I₁＝U₁/R＝215V/24.2Ω＝8.884A

小燈泡的電阻R_燈＝U_燈²/P_燈＝(6V)²/(1W)=36Ω

實(shí)際通過小燈泡的電流應(yīng)為I_燈＝(5V)/(36Ω)=0.139A

通過電阻絲的電流為I_絲＝8.884A－0.139A＝8.745A

電阻絲的電阻 R_絲=(5V)/(8.745A)=0.572Ω

電阻絲的長度L=0.572Ω/(10Ω/m)=0.057m

實(shí)際功率與額定功率之比 P₁/P=(U₁/U)²=96%     每式1分