Question

如图所示，电热丝的电阻分别为R₁=484Ω、R₂=242Ω，电源电压恒为U=220V．分析电路图，解答下列问题：
（1）要求电热丝并联，各开关的应怎样设置？
（2）只闭合开关S₂，求电路的等效电阻以及R₁、R₂两端的电压之比；
（3）求电路最大发热功率和最小发热功率之比；
（4）请指出该电路可能存在的安全隐患．

Answer

（1）电路元件的连接有串联合并联两种方式，由于串联电路只有一条电流路径，流过一个元件的电流同时流过另一个元件，因此各元件相互影响，而并联电路中各元件互不影响．
（2）只闭合开关S2时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点求出等效电阻，根据串联电路的电流特点结合欧姆定律得出R1、R2两端的电压之比．
（3）当两电热丝串联时电路消耗的电功率最小，根据P=表示出其大小；当两电热丝并联时电路消耗的电功率最大，根据P=分别表示出两电热丝消耗的电功率，两者之和即为消耗的最大电功率；进一步可求比值关系．
（4）用一根导线将电源的两极直接连接起来，叫做电源短路．此时电路中的电流很大，会使保险丝熔断，甚至引起火灾．
【解析】
（1）两电热丝并联时的等效电路图如图所示：

则应断开开关S2，闭合开关S1、S3；
（2）只闭合开关S2，等效电路图如下图所示：

∵R1、R2串联，
∴电路的等效电阻R=R1+R2=484Ω+242Ω=726Ω，
∵通过R1、R2的电流相等，且U=IR，
∴U1：U2=R1、R2=484Ω：242Ω=2：1；
（3）当两电热丝串联时电路消耗的电功率最小，
最小为Pmin==；
当两电热丝并联时电路消耗的电功率最大，
最大为Pmax=+=+=，
∴Pmax：Pmin=：=9：2；
（4）当S1、S2同时闭合时，电流如图红线所示：

会造成电源短路，会使保险丝熔断，甚至引起火灾．
答：（1）电热丝并联，应断开开关S2，闭合开关S1、S3；
（2）只闭合开关S2，电路的等效电阻为726Ω，R1、R2两端的电压之比为2：1；
（3）电路最大发热功率和最小发热功率之比为9：2；
（4）当S1、S2同时闭合时，会造成电源短路．