中考電熱器多擋位問題解析

王香月

物理知識源于生活，又服務于生活。所以中考中經常遇到聯系生活的題目，如多擋位用電器是如何工作的？在學習了人教版九年級物理中焦耳定律一節之后，會遇到運用焦耳定律解決電熱毯、電飯鍋、電熱水器、電暖氣有幾個擋位的問題，同學們不知如何下手，因此，有必要介紹一下這類問題的解題思路：首先要清楚高擋位電功率最大，中擋位次之，低擋位電功率最低這一知識點。其次因為是家庭電路，一般情況認為電壓是恒定的220 V。因為電壓恒定所以我們用到的電功率公式是P= ，當U2一定時R越小P越大。這樣就找到問題的答案了。

例1：小紅設計了一個多擋位電熱水器，其工作電路如圖1所示，R1、R2是兩根電熱絲，改變觸點1、2、3、4間的連接方式可形成高溫、中溫、低溫等不同擋位。試說明哪種連接是高擋？哪種是中擋？哪種是低擋？

解析：當2與4連接時R1與R2組成串聯，電路中電阻最大，根據P= ，U一定時，R越大，P最小，所以是低擋位。當1與2連接時，只有R1接入，此時電阻比2與4連接時小，根據P= 可知P較大，所以是中擋。當1與2連接，3與4連接時，R1與R2并聯，電阻最小，根據P= ，P最大，所以是高擋。

除上述題型外還有利用短路形成電熱器的擋位問題的。

例2：內部電路如圖2所示，R1是加熱電阻，阻值為48.4 Ω，R2是限流電阻，阻值為484 Ω，煮飯時，接通電源220 V，問：（1）開關S處于什么狀態時電飯鍋處在加熱狀態？（2）飯熟后，S處于什么狀態時電飯鍋位于保溫狀態？（3）保溫與加熱兩種狀態電飯鍋消耗的電功率之比是多少？

解析：（1）當S閉合時R2被短路，電路中只有R1，電路中電阻最小，U一定，根據P= 可知電功率最大，所以處于加熱狀態。（2）當S斷開時短路線去掉R2與R1串聯，電路中電阻最大，U一定，根據P= 可知電功率最小，所以處于保溫狀態。（3）加熱時電功率P保= ，保溫時P熱= ，所以兩次的功率之比為11∶1。

總之，多擋位問題中除了會用P= 分析電熱器處于什么擋位外，還要會在已知用電器額定電壓、額定功率的題中運用P= 求電阻。

例3：圖3所示是家用飲水機的工作原理圖，其中S是溫度控制開關，當水溫升高到一定溫度時，飲水機從加熱狀態自動切換到保溫狀態，已知電阻R0=55 Ω，R=2365 Ω。（1）當開關S處于“2”擋時，通過電阻R和R0的電流各是多大？（2）當開關S分別處于“1”擋或“2”擋時，飲水機的總功率各是多少？（3）請判斷當開關S處于“1”擋時，飲水機處于加熱狀態還是保溫狀態？簡述理由。

解析：（1）當開關S處于“2”擋時，R被短路，通過電阻R的電流為零。通過電阻R0的電流I= = =4 A。（2）當開關S處于“1”擋時，飲水機的總功率P1= = =20 W，當開關S處于“2”擋時，飲水機的總功率P2= = =880 W。（3）當開關S處于“1”擋時，飲水機處于保溫狀態。理由是當開關S處于“1”擋時，飲水機的總功率遠小于開關S處于“2”擋時。