Question

图是一个电热器的工作原理图，电热器内有两个阻值分别为R₁=121Ω和R₂=55Ω的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有0，1，2，—— 9共10个金属触点，可以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相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3触点接通，同时另一端将7、8触点接通。用这个旋转开关可以实现电热器有多档位工作的要求。若将此电热器接入家庭电路中，求：

（1）当旋转开关的箭头指向图中位置D或I时，通过电热器的电流；
（2）当旋转开关的箭头指向图中位置C或H时，电热器消耗的电功率；
（3）当旋转开关的箭头指向图中位置A或F时，电热器在5min内产生的热量。

Answer 1

（1）4A  （2）275W    （3）3.84ⅹ105J  

试题分析：（1）当旋转开关的箭头指向位置D时，等效电路如下图甲所示；
通过电热器的电流I=U/R₂=220V/55Ω=4A                    
（2）当旋转开关的箭头指向位置C时，等效电路如下图乙所示；
串联的总电阻R_串=R₁+R₂=121Ω+55Ω=176Ω              
电热器消耗的电功率P＝U²/R =(220V)²/176Ω=275W          
（3）当旋转开关的箭头指向位置A时，等效电路如下图丙所示；
并联电路的总电阻R并= R₁ R₂/( R₁+R₂ )= 121Ωⅹ55Ω/(121Ω+55Ω)=(605/16)Ω     
电热器产生的热量Q＝U²t/R =(220V)²ⅹ5ⅹ60s/ (605/16)Ω=3.84ⅹ105J.