电热器中有两根电阻丝,其中一根通电时,电热器中的水经过10分钟沸腾,另一根通电时需20分钟才沸腾.(1)若将两电阻丝串联通电后需多长时间使原来的水沸腾.(2)若将两电阻丝并联通电后需多长时间使原来的水沸腾.

问题描述:

电热器中有两根电阻丝,其中一根通电时,电热器中的水经过10分钟沸腾,另一根通电时需20分钟才沸腾.
(1)若将两电阻丝串联通电后需多长时间使原来的水沸腾.
(2)若将两电阻丝并联通电后需多长时间使原来的水沸腾.

根据题意可知,不论电热丝怎样连接,都接在同一电源上,所以工作电压不变,又都把水烧沸腾,所以放热量Q相同。由焦耳定律Q=U2t/R可得,工作时间与电阻成正比。
  设两条电阻丝阻值分别为R1和R2,各自单独工作所需的时间为t1和t2。两电阻串联时,所需时间为t3,两电阻并联时,所需时间为t4。
  Q=U2t1/R1=U2t2/R2=U2t3/(R1+R2)
  则R2/R1=t2/t1=30min/15min=2  所以R2=2R1
  t3=(R1+R2)·t1/R1=3R1·t1/R1=3t1=3×15min=45min
  两电阻并联时:R =R1R2/(R1+R2)=2R1·R1/(R1+2R1)=2R1/3.
  因为 Q=U2t1/R1=U2t4/R
  所以t4=R t1/R1=(2R1/3)t1/R1=2t1/3=2×15min/3=10min

设第1根电阻丝的功率为P1,电阻为R1;第2根电阻丝的功率为P2,电阻为R2.由题意可知:P1=2*P2,根据P=U^2/R → R2=2*R1所以,串联后电阻为:3*R1,→P(串)=P1/3;T(串)=3*T1=30分并联后:P(并)=P1+P2=1.5*P1;T(并...