近期他重庆市有关单位实施的家电下乡活动中,有种电器是电热饮水机,它有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S
自动控制),从说明书上收集到如下数据及如图所示的电路原理图.
热水箱容量 | 2L |
额定电压 | 220V |
加热时的功率 | 400W |
保温时的功率 | 40W |
(1)请分析说明温控开关S
断开时,饮水机处于加热还是保温状态.
(2)求电阻R
1的阻值.
(3)晚上,由于是用电高峰期,该电热饮水机的实际工作电压只有200V,若它的电阻不变,加热效率为80%,求将满热水箱的水从20℃加热到80℃需要多长时间?,ρ
水=1.0×10
3kg/m
3,保留一位小数)
答案:
分析:(1)分析开关闭合(两电阻并联)和断开时(只有R1)的电路组成及电阻关系,根据P=分析哪种情况电功率大,电功率大的为加热状态,电功率小的为保温状态;
(2)当开关断开时(只有R1)处于保温状态,知道此时的电功率,利用P=求R1的大小;
(3)求出水吸收的热量Q吸,知道加热效率,利用效率公式求消耗的电能,又知道实际电压,利用W电=t,求加热时间.
解答:解:(1)S断开时,P1=;S闭合时,P2=;
∵R1和R2并联,
∴R总<R2,
∴P1<P2,
当S断开时,电热饮水机处于保温状态;
(2)电热饮水机处于保温时:
∵P保温=,
∴R2===1210Ω,
电热饮水机处于加热时:
∵P加热=,
∴R总===121Ω
∵R1和R2并联,
∴=+,
即:=+,
解得:
R1=134.4Ω;
(3)水的质量:
m=ρv=1×103kg/m3×2×10-3m3=2kg,
水吸收的热量:
Q吸=cm△t
=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(80℃-20℃)
=5.04×105J,
由题知,W电×80%=Q吸,
电热饮水机实际消耗的电能:
W电===6.3×105J,
∵W电=t,
∴t==≈1905.8s.
答:(1)开关S断开时,饮水机处于保温状态;
(2)电阻R1的阻值为134.4Ω;
(3)将满热水箱的水从20℃加热到80℃需要1905.8秒.