换挡功率的计算

1、换挡功率的计算杨学亮生活中的电高压锅、电饭锅、家用饮水机等家用电器都是换挡功率的用电器，它们都是利用开关改变用电器连入电路中的电阻， 来改变用电器的电功率。 以这些家用电器为载体的换挡功率的计算，往往被作为压轴题出现在中考试题中。例 1 （2013?资阳）家庭用的电热饮水机，有加热和保温两种工作状态加热前温控开关 S1 处于闭合状态，闭合开关 S 后饮水机开始加热，当水箱内水温达到 98 时温控开关 S1自动断开，饮水机处于保温状态；当水温降至一定温度 t 时，S1 又闭合重新加热饮水机的铭牌数据与电路原理图如下：水箱容量 额定电压 加热功率 保温功率2L 220V 440W 40W求：（1）

2、正常加热时通过饮水机的电流；（2）正常加热时电阻 R2 的阻值；（3）若饮水机重新加热一次的时间为 5min ，加热一次消耗的电能解：（1）P=UI ， 正常加热时通过饮水机的电流： I= = =2A ；（2）P= 由铭牌表数据知加热时 R2 的功率： P=P加热 P保温，P加热 P 保温= ，则 440W40W= 解得： R2=121；（3）P= ，W=P 加热 t=440W 300s=1.32105J点拨：该用电器是通过开关来改变连入电路的电阻， 分析电路可知， 当开关 S1 闭合时，2U电路中 R1 和 R2 并联，这时电路中的电阻最小，由 P可知，电压一定，电阻最小，功R率最大，电路处

3、于加热状态，断开开关后，只接 R1，电阻变大，功率变小，电路处于保温状态。由于是并联电路，开关闭合和断开， R1 的功率都不变。由铭牌表数据知加热时 R2 的功率为： P 加热P 保温= ，代入数值即可求解。本题考查功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是明白开关断开与闭合时电路的连接情况例 2 （2013?柳州）学习了电学知识之后，小亮研究家中具有保温功能的电饭锅，画出电饭锅的电路原理图如图所示，电饭锅的铭牌上部分内容如下表额定电压 220V加热功率 1100W保温功率 44W最大容积 3L（1）R1、R2 中哪个是加热电阻？要使电饭锅加热，开关 S 闭合还是断开？（2）电饭锅正常加

4、热时，电路的电流是多大？（3）电路中电阻 R1、R2 的阻值各是多大？保温时， R1、R2 产生的电热之比是多少？解：（1）电源电压是 220V 不变，根据电功率的导出式 P= 知，开关当 S 处于闭合时，R2 就短路，只有 R1 工作，当 S 断开，两电阻串联，总电阻为 R1+R2，由于 S 闭合时比断开时电路中总电阻小，故电功率大，煮饭时需要功率大，需要 S 闭合，并且 R1 是加热电阻（2）P=UI 加热状态下通过 R1 的电流为 I热= = =5A ；（3）I=UR电阻 R1 的阻值为 R1= = =44P= 保温状态下电路的总电阻为 R 串= = =1100电阻 R2 的阻值为 R2

5、=R串R1=110044=1056；保温时， R1、R2 产生的电热之比为 = = = = 点拨：出题解题的关键还是要明白开关断开与闭合时电路的连接情况， 和上题不同的是，2U开关闭合，接入一个电阻，开关断开后，又串联一个电阻，使电阻变大，由 P可知，R电压一定，电阻变大，功率变小，处于保温状态。由于是纯电阻电路，我们学的所有公式都可使用，要灵活应用基本公式和变形公式。例 3 （2013 ?永州）小芸爸爸在商店选中一款速热式电热水器，小芸阅读说明书后知道该电热水器的额定功率是 4400W额定电压是 220V，工作电路图如图所示（图中 R 是给水加热的电阻） ，小芸向爸爸指出该电热水器夏天 44

6、00W 的额定功率过大，浪费电能，冬天4400W 的额定功率过小， 不能满足人对热水的需要 两人交流讨论后根据自家的实际情况，从节约、 低碳、环保的角度， 提出了以下选购要求： 该电热水器额定电压是 220V ； 夏天额定功率是 2200W，春、秋两季额定功率是 4400W，冬季额定功率是6600W求：（1）如图所示，该电热水器正常工作 15min ，加热电阻 R 消耗的电 能？（2）如图所示，该电热水器正常工作时，电路中电流强度是多大？（3）请你用两个加热电阻 R1，R2 和两个开关 S1，S2 设计出符合小芸以上 、 两个选购要求的电热水器加热工作电路图（画在答题卡的指定位置） ，并计算出

7、加热电阻 R1 和 R2 的阻值各是多大？解：（1）正常工作 15min 加热电阻 R 消耗的电能：W=Pt=4400W 1560s=3.96106J；（2）由 P=UI 可得，电热水器正常工作时电路 的电流强度：I= =20A ；（3）由题意可知，两加热电阻并联，分别用一个开关控制电路，如下图所示：夏季：只闭合开关 S1 时，电路为 R1 的简单电路，总功率 P1=2200W ，由 P= 可得： R1= = =22，春、秋两季：只闭合开关 S2 时，电路为 R2 的简单电路，总功率 P2=4400W ，则 R2= = =11，冬季：同时闭合开关 S1 和 S2，总功率 P 总=P1+P2=2

8、200W+4400W=6600W 点拨：此题的难点是设计电路，还是要通过开关的闭合断开来改变电路的连接，来改变电阻。两个电阻，要设计三档，设计并联电路要简单些。通过开关，实现电路中直接 R1、只接 R2、同时接 R2 和 R1 并联。跟踪练习：1（2013 陕西） .图示为某种家用电热水器工作电路的简化图表中为其三种加热模式的相关参数（1）该电热水器的插头应接入 孔插座（2）若该电热水器按 “加热模式 1”连续正常工作 10min，通过发热电阻的电流是多少？产生的热量是多少？（计算结果保留两位小数）（3）若该电热水器连续正常工作15min，消耗电能 0.55 kW h 通过计算说明该电热水器采

9、用了哪种加热模式2 （2013 武汉）下图是一种调温型电热毯的电路示意图， R1 和 R2 是两根相同的电热丝。 图中虚线框内是 “三刀四档” 滑动式调温开关， “三刀”（即A B、CD、EF三个滑片）只能同时并排向左或向右滑动，使开关处于“ 1”、“2”、“3”、“4”档中的某一档位上。当开关处于“ 4”档时，电热毯不发热；当开关处于其他三档中的某一档位时，电热毯的最小发热功率为 30W。（1）电热毯以最小发热功率工作时，流过电路中的电流为 A。（结果保留两位小数）（2）开关分别处于“ 1”、“2”档时，电热毯的发热功率分别为 W、 W。（3）开关分别处于“ 3”档时，电热毯工作 30 分钟产生的热量是多少焦？答案： 1 （1）三；（2）解：按“加热模式 1”正常工作时P 2000W1由 P UI 得，通过 R1的电流 I 9.09A1 U220V因为电流通过电热丝所作的功全部转化为内能，所以电阻 R1产生的热量W 0. 55kW h 6 2Q1 W P t 2000W 10 J（3）