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2014·衡阳)如图甲所示是某型号的浴室防雾镜,其背面粘贴有等大的电热膜.使用时,镜面受热,水蒸气无法凝结其上,便于成像,下表是该防雾镜的相关数据:

面积大小

110 dm2

镜子质量

1.1 kg

额定电压

220 V

额定功率

1 W/dm2

 (1)求防雾镜正常工作时的电流.

 (2)经测试,在-10 ℃环境下.正常工作400 s使平面镜的平均温度升高了40 ℃,求电热膜给平面镜的加热效率.[玻璃的比热容为0.75×103 J/kg·℃)]

 (3)如图乙所示,小明给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器,能使电热极的功率在原功率的25%100%之间变化,以满足不同季节使用的需要.请求出R的最大阻值.

答案

1)防雾镜的功率

P=1W/dm2×110 dm2=110 W.

雾镜正常工作时的电流

I=P/U=110 W/220 V=0.5 A.

2)平面镜吸热Q=cm(t-t0)=0.75×103 J/kg·℃)×1.1 kg×[40 -(-10 ℃)]=4.125×104 J.

防雾镜消耗的电能

W=Pt=110 W×400 s=4.4×104 J.

防雾镜的效率

η=Q/W=4.125×104 J/4.4×104 J=93.75%.

3)电热膜的电阻为R0=U2/P=220 V2/110 W=440 Ω,

R的阻值最大时,通过电热膜的电流最小,

此时电热膜的功率最小,应为

110 W×25%=27.5 W;

此时通过它的电流:I===0.25 A,电路中的总电阻为R=U/I=220 V/0.25 A=880 Ω,

变阻器的最大阻值为

R=R-R0=880 Ω-440 Ω=440 Ω.

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