解题思路:由电功率公式P=
U
2
R
的变形公式求出电热丝电阻,由电功率公式P=I2R的变形公式求出开关断开时的电路电流,由电功率P=UI的变形公式求出电热丝两端的电压,由串联电路特点求出定值电阻电压,然后求出定值电阻电功率,根据电热丝与定值电阻电功率间的关系分析答题.
电源电压是220V,
开关闭合时,只有电热丝接入电路,
∵P=
U2
R,
∴电热丝电阻R电热丝=
U2
P电热丝=
(220V)2
100W=484Ω;
开关断开时,电热丝与电阻R串联,
∵P=I2R,
∴电路电流I=
P电热丝′
R=
25W
484Ω=[5/22]A,
∵P=UI,
∴电热丝两端电压:
U电热丝=
P电热丝′
I=[25W
5/22A]=110V,
电阻两端电压UR=U-U电热丝=220V-110V=110V,
电阻R消耗的功率PR=URI=110V×[5/22]A=25W,
由此可见,电阻消耗的功率与电热丝消耗的功率相等,
有一半的能量被浪费,此电路设计不合理.
答:该设计要浪费掉一半的电能,因此小明的猜想不合理.
点评:
本题考点: 电热.
考点点评: 熟练应用电功率公式及其变形公式,即可正确解题,设计电路时,要合理利用能源,要注意减少、甚至避免能量的浪费.