Question

（10分）生活中大多數(shù)電熱器都有多個(gè)檔位，學(xué)習(xí)了電功率知識后，小銳同學(xué)利用電壓為6V的電源，兩個(gè)阻值不同的定值電阻，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路來探究電熱器多檔位的問題。已知R₁=10Ω，R₂=30Ω，請計(jì)算:

（1）S₁、S₂斷開，S₃閉合時(shí)，電路中的電流是多少?
（2） S₁斷開，S₂、S₃閉合時(shí)，通電5min電路消耗的電能是多少?
（3）該電路的最大功率和最小功率之比是多少?

Answer 1

（1）0.15A，（2）360J，（3）16∶3

試題分析：（1） S₁、S₂斷開，S₃閉合時(shí)， R₁和R₂串聯(lián)在電路中。已知R₁與R₂的電阻可求出電路中的總電阻，再根據(jù)電源電壓求出電路中的電流： R_串＝R₁+R₂＝10Ω+30Ω＝40Ω

（2）當(dāng)斷開S₁，S₂、S₃閉合時(shí)，只有R₂接入電路中。已知R₂的電阻，電源電壓和通電時(shí)間可用 求出電路消耗的電能：
（3）因?yàn)殡娫吹碾妷菏遣蛔兊模�根�?jù)公式可知：在電路中總電阻最小時(shí)，總功率最大，總電阻最大時(shí)，總功率最小。電阻并聯(lián)相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的橫截面積，總電阻會(huì)變小，電阻串聯(lián)相當(dāng)于增大了導(dǎo)體的長度，總電阻會(huì)變大。
當(dāng)R₁和R₂并聯(lián)在電路中時(shí)，電路中的總電阻電小，電路的總功率最大，
，
當(dāng)R₁和R₂串聯(lián)在電路中時(shí)，總電阻最大，電路的總功率最小，
R_串=R₁+R₂=10Ω+30Ω=40Ω，