Question

【題目】觀察到生活中的許多電熱器都有多個擋位，慶慶同學在學習了電學知識后，他利用電壓為12V的電源和兩個阻值不同的定值電阻，設計了如圖所示的電路來探究電熱器的多擋位問題。已知R1=10Ω、R2=20Ω，請計算：

(1)S2閉合，S1、S3斷開時，電路中的電流；

(2)S3斷開，S1、S2閉合時，通電5min電路產生的熱量；

(3)該電路的最大功率和最小功率之比。

Answer 1

【答案】(1)0.4A；(2)2160J；(3)9:2

【解析】

(1)當S2閉合，S1、S3斷開時，R1與R2串聯

電路中的電流

(2)當S3斷開，S1、S2閉合時，電阻R1短路，只有R2連入電路，通電5min電路消耗的電能

(3)當S2閉合，S1、S3斷開時，R1與R2串聯，此時電路的總電阻最大，根據可知，此時總功率最小

當S1、S3閉合，S2斷開時，R1與R2并聯，此時電路中的總電阻最小，總功率最大，而總電阻：

則最大功率為

則

答：(1)S2閉合，S1、S3斷開時，電路中的電流為0.4A。

(2)S3斷開，S1、S2閉合時，通電5min電路產生的熱量為2160J。

(3)該電路的最大功率和最小功率之比為9:2。