Question

如圖所示是某電熱器的工作原理圖，R₁、R₂是發(fā)熱電阻，虛線框為電熱器的金屬外殼．它用一個旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以實現(xiàn)電熱器多檔位工作的要求．其中旋轉(zhuǎn)開關(guān)內(nèi)有一塊絕緣圓盤，在圓盤的左邊緣依次有4個金屬觸點①、②、③、④，右邊緣是一金屬板，可繞中心軸轉(zhuǎn)動的開關(guān)旋鈕兩端各有一個金屬滑片，轉(zhuǎn)動開關(guān)旋鈕可以將左邊緣相鄰的兩個觸點與右邊緣的金屬板同時連通．如旋到圖中位置S時，金屬滑片將1、2兩觸點同時與右邊緣金屬板接通．
（1）如果請你為這臺電熱器配備一個三腳插頭，如圖乙所示，應(yīng)該將電路圖中的地線接到插頭的______（選填“G”、“L”或“N”）腳．正常情況下，火線和零線之間的電壓為______V．
（2）小明想在電路中加一個“傾倒開關(guān)”，使電熱器被碰倒時能自動斷開電路，以免引起火災．該開關(guān)最好應(yīng)安裝在示意圖中A、B、C、D、E中的______點處．
（3）如果 R₁=R₂，旋鈕開關(guān)旋到位置S時的電功率為1000W，求R₁和R₂的阻值．
（4）當旋鈕開關(guān)旋到位置T時，通電1min產(chǎn)生的熱量是多少？

導     線     規(guī)     格
導線橫截面積S/mm2	0.5	1	1.5	2.5
安全載流量I/A	4	8	12	20

（5）某種橡皮絕緣銅芯導線在常溫下安全載流量（長時間通電時的最大安全電流）如下表，請你計算說明應(yīng)選橫截面積為多大的銅芯導線作為該電熱器的輸出導線，才符合既適用又經(jīng)濟的原則？

Answer 1

【答案】分析：（1）家庭電路中，三孔插座的上孔接地線，對應(yīng)的三腳插頭的上腳接金屬外殼，當人接觸漏電的金屬外殼時，把人體短路，防止發(fā)生觸電事故．
正常情況下火線和零線之間的電壓是220V，火線和地線之間的電壓是220V，零線和地線之間的電壓是0V．
（2）電熱器被碰倒時火線和零線直接接觸會出現(xiàn)短路，電流過大，產(chǎn)生熱量會增多，會引起火災．為了防止短路現(xiàn)象，在電熱器被碰倒時，切斷火線，“傾倒開關(guān)”要接在火線上．
（3）如旋到圖中位置S時，金屬滑片將1、2兩觸點同時與右邊緣金屬板接通，由此可判斷R₁被短路，已知電壓和功率，利用R=計算．
（4）當旋鈕開關(guān)旋到位置T時，R₁與 R₂串聯(lián)，已知電阻、電壓和時間，利用Q=t計算．
（5）已知功率和電壓，根據(jù)公式P=UI可計算出電熱器工作時的最大電流，再與表中數(shù)據(jù)分析比較后選擇最合適的．
解答：解：（1）家庭電路中，金屬用電器使用三腳插頭和三孔插座，是為了防止金屬用電器漏電時發(fā)生觸電事故．
地線接用電器的金屬外殼，為了防止金屬外殼的用電器漏電時發(fā)生觸電事故，地線接三腳插頭的上腳，當三腳插頭插入三孔插座，能使金屬外殼接地，防止觸電事故的發(fā)生，即應(yīng)該將電路圖中的地線接到插頭的G．
正常情況下，火線和零線之間的電壓為220V．
（2）防止傾倒造成火災，一定把“傾倒開關(guān)”，接在火線上，在傾倒時，切斷火線，所以傾倒開關(guān)接在A處．
（3）如旋到圖中位置S時，可判斷R₁被短路，
R₁=R₂===48.4Ω．
（4）當旋鈕開關(guān)旋到位置T時，R₁與 R₂串聯(lián)，通電1min產(chǎn)生的熱量是：
Q=t=×60s=3.0×10⁴J．
（5）電熱器工作時的最大電流：I==≈4.55A
由表可知，應(yīng)選橫截面積為1mm²的導線．
答：（1）G，220；（2）A；
（3）R₁和R₂的阻值為48.4Ω；
（4）通電1min產(chǎn)生的熱量是3.0×10⁴J；
（5）應(yīng)選橫截面積為1mm²的導線．
點評：本題綜合性很強，涉及到三腳插頭、三孔插座、功率計算、電熱計算等，有一定的難度．
難點在于最后一題，在什么情況下才是電熱器的最大電流，根據(jù)Q=t可知，在時間、電壓一定時，電阻越小產(chǎn)生的熱量越多，即在S點時功率最大；再就是選擇導線要大于最大電流但又是最貼近最大電流．