Question

在學習了電學知識后，同學們嘗試“設計電路和編制習題”，老師提供了以下器材：電源、兩個“12V 18W”的電阻和若干開關、導線．
（1）小虎第一個完成設計，他設計的電路如圖所示．他編制的試題是：“在如圖a所示的電路中，閉合開關S₁，通電5min產生多少熱量？”請你解答此題；
（2）小華思考一會兒，設計了能提供兩種功率工作的電路．編制的試題是：“在小虎設計的電路上再加一個開關，使電路能以兩種功率工作，其大、小功率之比是______．”
請你在圖a中完成小華的設計，并將電路大、小功率之比填入空格中．
（3）小明經過認真思考后，用了三個開關，設計了能提供三種功率工作的電路．請你在圖b的方框內，畫出小明所設計的電路圖．

Answer 1

已知：U=12V，P=18W，t=5min
求：Q
解：（1）電阻的阻值：
R===8Ω
通過電阻的電流：
I==0.75A
電路通電5min產生的熱量：
Q=I²R_串t=（0.75A）²×2×8Ω×60×5s=2.7×10³J
（2）如圖所示：

使開關S₂與R₂并聯，當開關S₂閉合時電路中的功率為：
當開關S₂斷開時，電路中的功率為：
所以P₁：P₂=2：1
（3）如圖所示：

分析：（1）根據電功的計算公式W=UIt求出電阻產生的熱量；
（2）將開關與一個電阻并聯，然后根據求出功率的大小，然后求出兩次功率之比即可；
（3）使電路中的總電阻不同，即讓一個電阻工作，另一個電阻短路或斷路；使兩個電阻串聯；使兩個電阻并聯．
點評：會設計串并聯電路，會靈活應用歐姆定律和電功的計算公式，會靈活應用功率的計算公式．