Question

16．如圖所示，A為電解槽（電能轉化為化學能的裝置），N為電爐子，恒定電壓U=12V，電解槽內阻r_A=2Ω，當K₁閉合，K₂斷開時，電流表示數(shù)I₁=6A；當K₂閉合，K₁斷開時，電流表示數(shù)為I₂=2A．不計電流表內阻，求：
（1）電爐子的電阻R及發(fā)熱功率P_R；
（2）在電解槽工作時，電能轉化為化學能的功率P_化．

Answer 1

分析 （1）當K₁閉合、K₂斷開時，電爐子工作，根據(jù)歐姆定律求解電阻，根據(jù)焦耳定律求解發(fā)熱功率；
（2）當K₂閉合，K₁斷開時，電爐子與電解槽串聯(lián)接入電路，根據(jù)歐姆定律求出爐子的電壓，進而求出電解槽的電壓，根據(jù)P=UI求解電功率，電解槽工作時，由能量守恒定律求解電能轉化為化學能的功率．

解答 解：（1）當K₁閉合、K₂斷開時，電爐子直接接在電源兩端，電爐子為純電阻，由歐姆定律得：
$R=\frac{U}{{I}_{1}}=\frac{12}{6}=2Ω$，
其發(fā)熱功率為：
P_R=UI₁=12×6 W=72W                  
（2）當K₂閉合，K₁斷開時，電爐子與電解槽串聯(lián)接入電路，電爐子為純電阻，由歐姆定律得：
U_R′=I₂R=4V     
則電解槽電壓為：
U_A=U-U_R′=12-4=8V
電解槽工作時，由能量守恒定律得：
P_化=U_AI₂-I₂²•r_A
代入數(shù)據(jù)解得：
P_化=（8×2-2²×2）W=8W           
答：（1）電爐子的電阻為2Ω，發(fā)熱功率為72W；
（2）在電解槽工作時，電能轉化為化學能的功率為8W．

點評 電解槽電路在正常工作時是非純電阻電路，不能用歐姆定律求解其電流或電壓，只能根據(jù)電路中電流和電壓關系求電流或電壓、根據(jù)焦耳定律求解發(fā)熱功率．