Question

6．如图所示是某电热器的工作原理图，R₁、R₂是发热电阻，虚线框为电热器的金属外壳，它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求．其中旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的左边缘依次有4个金属触点，右边缘是一金属板，可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通．如旋到图中位置S时，金属滑片将1、2两触点同时与右边缘金属板接通．若电源电压为220V，R₁=R₂=48.4Ω，则由图可知：
（1）图中P、Q两个接头中，P与零线相连．为安全起见，需在电路中安装一总开关，该开关最好应安装在图中A、B、C、D、E中的C点处．
（2）分析该电热器工作时，其温度档位共有两档
（3）当旋钮开关旋转到位置M时，求电热器通电1min产生的热量？

Answer 1

分析 （1）家庭电路中，三孔插座的上孔接地线，对应的三脚插头的上脚接金属外壳，当人接触漏电的金属外壳时，把人体短路，防止发生触电事故．
正常情况下火线和零线之间的电压是220V，火线和地线之间的电压是220V，零线和地线之间的电压是0V．
为了防止短路现象，开关要接在火线上；
（2）由图分析旋转开关分析接S、T、M时电路的连接情况，从而分析档位情况；
（3）当旋钮开关旋到位置M时，R₁与 R₂串联，已知电阻、电压和时间，利用Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t计算．

解答 解：
（1）图中C接火线，旋转开关与右边缘金属板接通从而连接电路，所以P、Q两个接头中，Q与地线相连，P与零线相连；
为安全起见，需在电路中安装一总开关，该开关最好应安装在火线上，即开关接在C处．
（2）由图知，旋转开关旋到图中位置S时，金属滑片将1、2两触点同时与右边缘金属板接通，此时只有R₂连入电路中；
旋转开关旋到图中位置T时，金属滑片将2、3两触点同时与右边缘金属板接通，R₁被短路，只有R₂连入电路中；
旋转开关旋到图中位置M时，金属滑片将3、4两触点同时与右边缘金属板接通，此时两电阻串联在电路中．
由上分析可知，开关接S和T时电路都只有R₂连接入电路，接M两电阻串联，
电源电压一定，总电阻有2种情况，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，该电热器有两档温度档；
（3）由图知，当旋钮开关旋到位置M时，R₁与 R₂串联，通电1min产生的热量是：
Q=W=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{48.4Ω+48.4Ω}$×60s=3.0×10⁴J．
答：（1）P；C；（2）两；（3）当旋钮开关旋转到位置M时，电热器通电1min产生的热量为3.0×10⁴J．

点评 本题综合性很强，涉及到三孔插座、功率计算、电热计算等，有一定的难度，关键正确分析旋转开关在不同位置的电路连接情况．