小明家电热水器的简化电路图如图所示,S1是手动开关,置于热水器水箱外部;S2是温控开关,置于热水器水箱内部,当水温低于40℃时自动闭合,达到40℃时自动断开;R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝。使用时,手动闭合开关S1,电热水器开始工作。电热水器部分参数如表所示:
额定电压 |
220V |
频率 |
50Hz |
保温功率 |
220W |
加热功率 |
1980W |
水箱容量 |
50L |
设定温度 |
40℃ |
(1)电热丝R1的阻值是多少?
(2)加热时流过电热丝R2的电流是多少?
(3)假设将一箱水加热至设定温度时水吸收的热量为4.2×106J,用了50min,则电热水器的效率是多少?
【答案】(1)220Ω;(1)8A;(1)70.7%。
【解析】
【详解】(1)当只有S1闭合时,R1单独工作,用电器处于保温状态;
由P=可得:
R1===220Ω;
(2)当两开关都处于闭合状态时,两电阻并联,处于加热状态,R2的功率为:
P2=P−P1=1980W−220W=1760W,
由P=UI可得电热丝R2的电流是:
I2===8A;
(3)根据题意可知,Q=4.2×106J,由P=可得消耗的电能:
W=Pt=1980W×50×60s=5.94×106J,
热水器的效率为:
η=×100%=×100%≈70.7%。
答:(1)电热丝R1的阻值是220Ω;
(2)加热时流过电热丝R2的电流是8A;
(3)电热水器的效率是70.7%。