解答题如图所示,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.
网友回答
解:(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.解析分析:(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.点评:本题考查了串并联的辨别、电阻的串联特点和并联电路的电压特点、欧姆定律和电功率公式的应用以及电路的三种状态,关键是开关闭合、断开时电路连接方式的判断.