Question

小明家买了一台电烤箱，发热功率有高、中、低三个档位．小明根据电烤箱的工作情况，跟同学们在实验室组成模拟电烤箱的实验电路如图所示．电源输出电压稳定为6V，两个发热电阻分别为R₁=10Ω，R₂=20Ω．单刀双掷开关S₂可分别与触点a、b接通．请你参与小明他们的研究，分析和解答以下问题：
（1）两个开关分别处于什么状态时，模拟电烤箱电路处于“低”档位？为什么？
（2）模拟电烤箱电路处于“中”档位工作时，消耗的电功率是多少？
（3）模拟电烤箱电路处于“高”档位工作时，通电10min，电流产生多少热量？

Answer

（1）模拟电烤箱电路处于“低”档位，说明电路消耗功率最小，根据公式可知，电路电阻最大时，功率最小．电阻最大就是两电阻串联．
（2）模拟电烤箱电路处于“中”档位时，电路电阻适中，只有一个电阻接入电路，也就是说开关S1闭合，S2断开，只有电阻R2接入电路，消耗的电功率根据公式可以求出．
（3）模拟电烤箱电路处于“高”档位工作时，电路消耗功率最大，电路电阻最小，电阻最小就是两电阻并联．根据公式先计算出电阻R1消耗功率，两电阻消耗功率之和乘以时间就等于产生的热量．
【解析】
（1）当开关S1断开，S2接a时，电路处于“低”档位．
此时电阻R1和R2串联，接入电路的电阻最大，当电压不变时．根据可知，此时电功率最小．
答：当开关S1断开，S2接a时，电路处于“低”档位．
（2）当开关S1闭合，S2接a时，只有电阻R2接入电路，电路处于“中”档位．此时电功率P中=P2==．
答：消耗的电功率是1.8W．
（3）当开关S1闭合，S2接b时，两个电阻并联接入电路，此时电路处于“高”档位．
P高=P1+P2=+P2=．
通电10分钟产生热量Q=W=P高t=5.4W×600s=3240J．
答：电流产生3240J的热量．