多擋位問題的實質(zhì)是利用多個開關(guān)改變電路的連接方式。使接入電路中的電阻的大小發(fā)生改變,從而改變發(fā)熱體的電功率,實現(xiàn)擋位的切換.在解答多擋位問題時,只要知道其實質(zhì),就很容易判斷擋住的高低.
一、判斷方法
對于兩個電阻構(gòu)成的電路,通過閉合或斷開開關(guān)可以構(gòu)建的等效電路模型如圖1所示,根據(jù)串、并聯(lián)電路電阻特點可知,串聯(lián)電路的總電阻最大(“越串越大”),并聯(lián)電路的總電阻最?。ā霸讲⒃叫 保?,圖1中總電阻的大小關(guān)系為R丙>R甲>R乙,對于純電阻電路,用電器消耗的電能等于產(chǎn)生的內(nèi)能,即W=Q=Pt,功率越大,產(chǎn)生的熱量越多,根據(jù)P總=U2總/R總,電源電壓不變,R總越大,P總越小,因為R丙>R甲>R乙,所以總功率P丙<P甲<P乙.
通過以上分析,我們總結(jié)一下判斷方法:建立等效電路模型圖,比較電阻大小,電阻越大擋位越低.
二、常見的連接方式
1.串聯(lián)型(短路式)
當某個開關(guān)閉合時,電路中的一個電阻被短接,實現(xiàn)簡單電路和串聯(lián)電路(圖1甲和圖1丙)之間的變換,由于R甲<R丙,P甲>P丙,故圖1甲對應的是高溫擋,圖1丙對應的是低溫擋.
如圖2所示,S為總開關(guān),S1為自動控制開關(guān).S閉合、S1斷開時,等效電路如圖1丙所示,電熱器處于低溫擋;S、S1均閉合時,等效電路如圖1甲所示,電熱器處于高溫擋.
2.并聯(lián)型
通過支路開關(guān)的通斷,實現(xiàn)簡單電路和并聯(lián)電路(圖1甲和圖1乙)之間的變換,由于R甲>R乙,P甲<P乙,故圖1甲對應的是低溫擋,圖1乙對應的是高溫擋.
如圖3所示,只閉合S1時,等效電路如圖1甲所示,處于低溫擋;S1、S2都閉合時,等效電路如圖1乙所示,處于高溫擋.
3.單刀雙擲型
利用單刀雙擲開關(guān)的通斷,實現(xiàn)簡單電路、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路之間的變換,從而改變接入電路的電阻大小,實現(xiàn)不同擋位的切換.
如圖4所示,單刀雙擲開關(guān)S2可接a或b,再通過開關(guān)S,的通斷,實現(xiàn)“高、中、低”三種溫度的調(diào)節(jié),當S1閉合,S2斷開時,等效電路如圖1甲所示,為中溫擋;S1閉合,S2接a時,等效電路如圖1乙所示,為高溫擋;S1斷開,S2接b時,等效電路如圖1丙所示,為低溫擋.