Question

为了在相对稳定的温度环境下培养菌种，某兴趣学习小组设计了如图所示的恒温箱．他们将一段电热丝R接入电源电压为36V的电路中，测得其实际功率为27W，（电热丝阻值不随温度变化）．
请你解答下列问题：
（1）电热丝是利用电流的________效应来工作的．
（2）通过电热丝R的电流是多大？
（3）电热丝R通电5min产生多少热量？
（4）为保证菌种的培养，箱内发热功率应为12W，在不改变电源电压和原电热丝的情况下，需在箱内串联一段多大阻值的电热丝（用R'表示）？

Answer 1

解：（1）电热丝是利用电流的热效应工作的；
（2）由P=UI得：
通过电热丝R的电流I===0.75A；
（3）电热丝R通电5min产生的热量：
Q=W=Pt=27W×5×60s=8100J；
（4）电热丝的电阻：
R_丝===48Ω，
箱内发热功率为12W时，根据P=I²R可得：
电路中的电流I===0.5A，
电阻两端的总电阻R_总===72Ω，
串联电阻的阻值R′=R_总-R_丝=72Ω-48Ω=24Ω．
答：（1）热；
（2）通过电热丝R的电流是0.75A；
（3）电热丝R通电5min产生8100J的热量；
（4）为保证菌种的培养，箱内发热功率应为12W，在不改变电源电压和原电热丝的情况下，需在箱内串联一段24Ω阻值的电热丝．
分析：（1）电热丝是利用电流的热效应工作的，把电能转化为内能；
（2）根据P=UI变形后计算电流I的数值；
（3）根据Q=W=Pt求出电热丝R通电5min产生的热量；
（4）根据欧姆定律求出电热丝的电阻，根据I=求出此时电路中的电流，根据欧姆定律求出电路的总电阻，再利用电阻的串联求出串联电阻丝电阻的大小．
点评：本题考查了电功率公式、电功公式、欧姆定律和电阻串联特点的灵活应用．注意要用不同上标表示不同的物理量，本题的计算过程不唯一，可用多种方法计算．