Question

16．如图所示，A为电解槽（电能转化为化学能的装置），N为电炉子，恒定电压U=12V，电解槽内阻r_A=2Ω，当K₁闭合，K₂断开时，电流表示数I₁=6A；当K₂闭合，K₁断开时，电流表示数为I₂=2A．不计电流表内阻，求：
（1）电炉子的电阻R及发热功率P_R；
（2）在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率P_化．

Answer 1

分析 （1）当K₁闭合、K₂断开时，电炉子工作，根据欧姆定律求解电阻，根据焦耳定律求解发热功率；
（2）当K₂闭合，K₁断开时，电炉子与电解槽串联接入电路，根据欧姆定律求出炉子的电压，进而求出电解槽的电压，根据P=UI求解电功率，电解槽工作时，由能量守恒定律求解电能转化为化学能的功率．

解答 解：（1）当K₁闭合、K₂断开时，电炉子直接接在电源两端，电炉子为纯电阻，由欧姆定律得：
$R=\frac{U}{{I}_{1}}=\frac{12}{6}=2Ω$，
其发热功率为：
P_R=UI₁=12×6 W=72W                  
（2）当K₂闭合，K₁断开时，电炉子与电解槽串联接入电路，电炉子为纯电阻，由欧姆定律得：
U_R′=I₂R=4V     
则电解槽电压为：
U_A=U-U_R′=12-4=8V
电解槽工作时，由能量守恒定律得：
P_化=U_AI₂-I₂²•r_A
代入数据解得：
P_化=（8×2-2²×2）W=8W           
答：（1）电炉子的电阻为2Ω，发热功率为72W；
（2）在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为8W．

点评 电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路，不能用欧姆定律求解其电流或电压，只能根据电路中电流和电压关系求电流或电压、根据焦耳定律求解发热功率．