电功率4——多档位问题

多档位电路电功率计算技巧在电路设计和分析中，电功率是一个重要的物理量。

电功率的计算对于电路的运行和性能评估具有重要意义。

而在实际应用中，我们经常会遇到需要计算多档位电路的电功率的情况。

本文将介绍一些多档位电路电功率计算的技巧。

我们需要了解什么是多档位电路。

多档位电路是指具有多个档位或状态的电路，每个档位或状态下电路的参数可能不同。

在计算多档位电路的电功率时，我们需要考虑各个档位或状态下的电路参数，并根据实际情况选择合适的计算方法。

一种常见的多档位电路是开关电源。

开关电源通常具有多个输出电压档位，每个档位下的电路参数包括输出电压、输出电流、开关频率等。

为了计算开关电源的电功率，我们可以先确定各个档位下的电压和电流，然后利用功率公式 P=UI 来计算电功率。

例如，某个开关电源在档位1下的输出电压为V1，输出电流为I1，在档位2下的输出电压为 V2，输出电流为 I2，我们可以分别计算档位1和档位2下的电功率，然后将两个电功率相加得到总功率。

在实际应用中，我们经常会遇到需要计算多个档位下的平均功率的情况。

平均功率是指在一定时间内电路所消耗的平均功率。

对于多档位电路，我们可以根据各个档位下的功率和档位切换的时间比例来计算平均功率。

例如，某个开关电源在档位1下的功率为P1，档位1持续的时间为t1，在档位2下的功率为P2，档位2持续的时间为t2，我们可以利用平均功率公式Pavg=(P1*t1+P2*t2)/(t1+t2) 来计算平均功率。

除了开关电源，还有其他类型的多档位电路，如多速电机控制电路、多级放大电路等。

对于这些电路，我们需要根据电路的具体特点选择合适的电功率计算方法。

例如，对于多速电机控制电路，我们可以根据电机的运行状态和负载情况来计算每个档位下的电功率，然后根据档位切换的时间比例来计算平均功率。

对于多级放大电路，我们可以根据各级放大器的增益和输入信号的功率来计算每个档位下的输出功率，然后根据档位切换的时间比例来计算平均输出功率。

多挡位电器(1)多挡位问题的实质：切换开关，改变用电器的挡位，实质是改变用电器的电功率，挡位不同电功率不同；(2)用电器的挡位改变电功率的原理：电路中的电压一定，根据公式P＝U2 R 总多挡位常见电路图经典例题1.如图所示是某品牌电炖锅的内部简化电路图．电炖锅上有1 000 W和400 W两挡功率，挡位可自动调节．其工作过程是：按下开关，自动选择1 000 W挡将汤煮至100 ℃，然后自动跳至400 W挡进行保温慢炖．设汤的初温为20 ℃，质量为3 kg，汤的比热容为4.0×103 J/(kg·℃)．求：(1)若电炖锅将汤从初温加热至100 ℃耗时20 min，消耗的电能是多少？(2)R1的阻值是多少？(3)电炖锅进入保温慢炖时，开关S会自动跳至“a”或“b”哪个位置？试说明理由．2. 华家买了一个家用电吹风，如图甲所示．其简化电路如图乙所示，主要技术参数如表．其中电热丝R通电后可以发热，电动机通电后可以送风，正常工作时：型号SHZ2010-624热风温度50℃～75℃额定功率热风时：1000W 冷风时：120W额定电压220V 质量0.5kg（1）要送热风，选择开关应放在间．（填“AB”、“BC”或“CD”）此时电路中的总电流是多大？（2）已知电动机的额定功率是120W，当送冷风时，通电5min，电流所做的功是多少？（3）当电路供电电压为200V时，电吹风电热丝的实际电功率为多大？（计算结果保留一位小数）3.如图所示为某电热饮水机电路原理图，当开关S闭合时，饮水机处于加热状态，当S断开时，处于保温状态，从其说明书上的收集到的信息如下表，为了测量它加热时的实际功率，小明断开家中其他所有用电器，只将该饮水机接入家庭电路，闭合开关S，测得水箱装满时水从20 ℃升高到100 ℃所用时间为15分钟，同时观察到家中标有“3 000 r/(kW·h)”字样的电能表转盘转了600转(r)．例1题图根据以上信息，求：(1)(电阻的计算)加热电阻R1的阻值(不考虑温度对阻值的影响)；(2)(热量的计算)水箱中的水从20 ℃升高到100 ℃时所吸收的热量[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]；(3)(电功率的计算)饮水机加热时的实际功率；(4)(阻值的计算)当电路处于保温状态时，通过电阻R1的电流为2 A，则电阻R2的阻值为多大？(5)(电能的计算)加热15 min，整个电路消耗的电能为多大？4.如图所示为某电烤箱的铭牌，如图虚线内所示是电烤箱内部的简化电路图．R1和R2均为电热丝，电烤箱开关接1时是低温挡，接2时是高温挡．求：第2题图(1)电路中R1和R2的阻值；(2)如果实际电压只有200 V，则电烤箱在高温挡工作10分钟所消耗的电能是多少．(最后结果保留整数)5.图甲是一种新型家用电器——电压力锅．图乙是某型号电压力锅工作电路简图，表中数据是其部分参数．其中R是主加热器，R0是保压加热器．接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热．当锅内温度达到105 ℃，开关S自动与a、b断开，开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾．现将5 kg初温为25 ℃的水加入电压力锅中，接通电路使其正常工作30 min.热量损耗不计，已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)．求：第3题图(1)电压力锅在加热状态时主加热器的电阻；(2)电压力锅多少分钟后开始保压；(3)电压力锅在此30 min内保压时所消耗的电能．6.图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220 V．它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的口感．图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝．S1是自动控制开关．将电饭煲接入220 V电路中，在电饭煲工作的30 min内，它消耗的电功率随时间变化的图像如图丙所示．求：第5题图(1)0～30 min，电饭煲产生的总热量；均闭合时，电路中的总电流；(2)S和S1第一次自动断开产生的热量相同．用电高峰期，当(3)在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开需要多长时间．实际电压为198 V时，使用该电饭煲，从开始工作到S1难度进阶三档位电器1.某种型号的电烤箱有高、中、低三个档位的发热功率．为了探究其设计原理，在老师帮助下画出了内部简化电路（如图），开关S1可分别与触点a、b接触．已知：R1=60Ω，R2=120Ω，在家庭电路中使用．请你帮他回答：当S1接b，S2断开时是档，当电烤箱需要中档工作时，S1 S2的开合情况怎样，高档功率是 W，高档功率是低档功率的倍．2.小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位的发热功率。

第十八章 电功率18.5专题 多挡位问题的分析及计算1．电热器电路高低挡位的判断电热器电路中根据电阻的不同组合，可以实现几个不同功率工作状态的切换。

每一个工作状态称为一个挡位。

因此，挡位根据电功率的高低来区分的，功率越高，单位时间发热越多，被加热物体温度就越高，挡位就越高。

功率、挡位的对应关系如下表。

对于两个电阻R 1、R 2(R 1＞R 2)组成的电路，可以有四种工作状态：R 1单独工作(图甲)，R 2单独工作(图乙)，R 1、R 2串联工作(图丙)，R 1、R 2并联工作(图丁) （1）电阻总电阻的判断因为串联电路总电阻大于其中任何一个电阻，并联电路总电阻小于其中任何一个支路电阻，所以12R R R R 并串＞＞＞。

（2）电路总功率的判断①用公式2U P R判断，电源电压一定时，电路总电阻越小，功率越大，挡位越高。

②用公式P =UI 判断，电源电压一定时，电路总电阻越小，总电流越大，功率越大，挡位越高。

（3）挡位的判断①R 1、R 2并联工作(图丁)电阻最小，功率最大，所以是高温挡； ②R 2单独工作(图乙)电阻比并联电阻大，功率稍小，所以是中高温挡； ③R 1单独工作(图甲)电阻比R 2单独工作电阻大，功率更小，所以中低温挡； ④R 1、R 2串联工作(图丙)电阻最大，功率最小，所以是低温挡。

注意：以上挡位的命名是根据四种情况都存在而言的。

而对于给定的电路，可能存在上述情况中两到三种，比如某电路存在①②③三种情况，那么②就叫中温挡，③就叫低温挡；另一电路存在②③④三种情况，②就叫高温挡，③就叫中温挡；还有一电路只存在③④两种情况，③就叫高温挡，④就叫低温挡了。

所以具体的挡位命名需根据题目信息确定，只需根据功率的高低排序和题目中挡位对应起来就行了。

2．常见的高低温挡电路举例（1）串联电路（R1＞R2）注意：R1或R2单独工作时的电流比R1、R2串联工作时的电流大，也就是说，R1或R2单独工作时与串联工作时通过自身的电流不相同，计算时不要张冠李戴。

39.“电功率多档位计算”重难点突破及题型归类一、档位的含义（档位说明） 技巧：小阻高温档，大阻低温档。

22==220==220U P R U U P R U ⎧⎪−−→−−−−−→⎪⎨⎪−−→−−−−−→⎪⎩总总总总总总总总V 不变V 不变高温（加热）档总功率大总电阻小低温（保温）档总功率小总电阻大二.电功率多档位问题——万能答题模板 1.串联分析：S 闭合时，R 2被短路，电路中只有R 1，R 总最小，由2U P R =可知，总功率最大，处于高温档；S 断开时，R 1与R 2串联，R 总最大，由2U P R=可知，总功率最小，处于低温档。

经典考法已知：U 总、P 高、P 低，求： ①R 1、R 2（先算后减）a.利用低温求：2U R P =总总低b.利用高温求：21U R P =总高c.相减求：R 2＝R 总－R 1 ②I 高、I 低：P I U =高高总P I U =低低总③低温状态下P 1、P 2：211P I R =低 222P I R =低 ④热量/电能：Q =W =Pt例1.表为一台电烤箱的铭牌，其内部简化电路如图所示，R 1和R 2均为电热丝，求：××牌额定电压 220V 额定功率高温档 1100W 低温档440W 电源频率50Hz（1）电烤箱在高温档工作5min 所产生的电热是多少？（2）开关S 1、S 2均闭合时，电烤箱处于什么档位？电路中R 2的阻值是多少？ （3）电烤箱在低温档正常工作时，R 1的功率是多少？ 解析：（1）Q =W =P 高t =1100W ×5×60s=3.3×105J（2）开关S 1、S 2均闭合时，R 2被短路，电路中只有R 1，R 总最小，由2U P R=可知，电路的电功率最大，此时为高温档：()221220==441100U R P =Ω总高V W只闭合开关S 1时，R 1与 R 2串联，R 总最大，同理可得此时为低温档()22220==110440U R P =Ω总总低V WR 2＝R 总－R 1＝110Ω－44Ω=66Ω （3）由P =UI 得：440==2220P I U =低低总W A V()2211=244=176W P I R =⨯Ω低A 2.并联分析：S 闭合时，R 1与R 2并联，R 总最小，由2U P R =可知，总功率最大，处于高温档；S 断开时，电路中只有R 1，R 总最大，由2U P R=可知，总功率最小，处于低温档。

1、某多档位电热器，有高、中、低三个档位，其额定功率分别为1200W、800W、400W。

当电热器在中档位工作时，其电功率为：A. 1200WB. 1000WC. 800WD. 600W（答案：C）2、一个家用电饭煲有高温档和保温档，高温档时的功率为1000W，保温档时的功率为100W。

若电饭煲在高温档工作1小时，消耗的电能为：A. 0.1kWhB. 1kWhC. 10kWhD. 100kWh（答案：B）3、一款电取暖器设有两个档位，一档功率为800W，二档功率为1600W。

当取暖器在二档工作时，通过取暖器的电流与一档时相比：A. 减小一半B. 保持不变C. 增大一倍D. 无法确定（答案：C）4、某电热水壶具有加热和保温两档，加热功率为1500W，保温功率为300W。

若该水壶在保温状态下工作5小时，消耗的电能为：A. 1.5kWhB. 0.3kWhC. 7.5kWhD. 15kWh（答案：A，注：此处应为 1.5kWh，因保温5小时消耗电能为300W*5h=1500Wh=1.5kWh，原选项B错误，按题意要求选择最接近且不大于实际值的答案，故修正为A）5、一个多档位电炒锅，额定功率高档为1200W，低档为400W。

若家庭电路电压为220V，则电炒锅在低档工作时的电流约为：A. 0.5AB. 1.8AC. 5.5AD. 18A（答案：B，注：I=P/U=400W/220V≈1.8A）6、某电热毯有高、低两档，高档功率为60W，低档功率未知但小于60W。

若电热毯在低档工作时，10分钟内产生的热量可能为：A. 6000JB. 12000JC. 36000JD. 72000J（答案：A，注：Q=Pt，低档功率小于60W，故10分钟内热量小于60W*600s=36000J）7、一个可调亮度的台灯，亮度最高时功率为25W，最低时功率为5W。

若台灯在最低亮度下工作4小时，消耗的电能最接近：A. 0.02kWhB. 0.1kWhC. 0.2kWhD. 1kWh（答案：A，注：W=Pt=5W*4h=20Wh=0.02kWh）8、某电烤箱具有烘焙和保温两个功能，烘焙时功率为2000W，保温时功率为200W。

多档位电路电功率计算技巧多档位电路电功率计算技巧电功率是指电能在单位时间内转化的速率，是电路中流动电流产生的功率。

对于多档位电路，电功率的计算相对复杂，因为不同档位的电路具有不同的电阻、电流和电压。

下面将介绍几个计算多档位电路电功率的技巧。

首先，我们需要了解多档位电路的基本原理。

多档位电路是由多个电阻或电源组成的电路，每个档位都具有特定的电阻值或电源电压。

在计算电功率时，需要根据电路的具体档位来确定电流和电压的取值。

其次，我们可以利用欧姆定律来计算每个档位的电功率。

欧姆定律表明电流与电压和电阻之间的关系，即I = V/R，其中I为电流，V为电压，R为电阻。

如果我们已经知道电压和电阻的值，那么我们就可以通过欧姆定律计算出电流的值，然后再将电流带入功率公式P = IV，就可以计算出该档位电路的功率。

第三，对于串联电路，我们可以将电阻依次求和，然后代入欧姆定律和功率公式进行计算。

对于并联电路，我们可以将电流求和，然后代入功率公式计算。

这样，我们可以得到整个多档位电路的总功率。

第四，当多档位电路中存在电源时，我们还需要考虑电源的电压和电流。

如果每个档位都接入相同的电源，那么电源的电压和电流在不同档位下都保持不变，我们只需要将电流和电压带入功率公式进行计算即可。

如果每个档位接入不同的电源，我们就需要分别计算每个档位的功率，然后将它们求和得到整个电路的总功率。

最后，我们需要注意电功率单位的选择。

常用的电功率单位有瓦特（W）和千瓦（kW）。

在计算中，我们应根据电路的实际情况选择合适的单位，并确保所有的电流、电压和电阻值都以同一单位表示，以免出现计算错误。

综上所述，计算多档位电路的电功率需要掌握欧姆定律和功率公式，了解电路的档位和电阻、电源的情况，并注意电功率单位的选择。

通过正确使用这些技巧，我们可以准确计算多档位电路的电功率，为电路设计和实验提供指导。

模块四 电学专题09 电功率之多档位计算*知识与方法多档位计算1.档位识别：加热电阻的功率越大，对应的档温度越高。

2.电热器有多个加热电阻参与，总电压不变，接入电路中的总电阻变化。

分为三种：（1）串联电路中，从电功率的公式P 总总总2R U =入手，逐渐使电阻短路，总电阻越小，总功率越大，实现低、中、高档位的变化。

如果R 1 和R 2 都是加热电阻，根据公式P 总总总2R U =，①开关接1时，R 1被短路，总电阻小，总功率大，是高温档； ②开关接2时，R 1和R 2串联，总电阻大，总功率小，是低温档。

（2）并联电路中，从电功率的公式P 总总总2R U =入手，每闭合一条支路，相当于并联接入一个电阻，则总电阻越小，总功率越大，实现低、中、高档位的变化。

三档：R 1 和R 2 都是加热电阻（R 1 < R 2），如果R 1 和R 2 所在支路均有开关，根据公式P 总总总2R U =，①开关S 1、S 2 均闭合时，R 1和R 2并联，因为R 并联< R 1 < R 2，所以是高温档； ②开关S 1 闭合，S 2 断开时，只有R 1 接入电路，因为R 1 < R 2，所以是中温档； ③开关S 2 闭合，S 1 断开时，只有R 2 接入电路，因为R 1 < R 2，所以是低温档。

（3）通过开关的变化，两个电阻可以串联、可以并联，又可以单独接。

这一类题的解题突破口在于分析电SR 11 R 2220V2 R 1R 2S 2S 1220V路中电阻的变化。

根据公式P 总总总2R U =①开关S 1断开，S 2接A ，R 1和R 2串联，因为R 串联>R 并联，所以是低温档； ②开关S 1闭合，S 2接B ，R 1和R 2并联，因为R 并联<R 串联，所以是高温档。

3.只有一个加热电阻，串联电阻分压，使加热管的电压改变从而引起功率的变化。

（此类题目中要特别注意区别加热电阻和分压电阻，分压电阻的电热是不能用来加热的）滑动变阻器R 0，加热的电阻丝R 1（定值电阻）①滑动变阻器R 0减小时，R 1两端电压增大，根据P 1112R U =，R 1加热功率增大；②滑动变阻器R 0增大时，R 1两端电压减小，根据P 1112R U =，R 1加热功率减小。

220V S R 1 S 1 R 2 多档位用电器的工作状态问题 （一）、多档位用电器的工作原理通常家用多档位用电器是通过改变开关状态来改变接入电路的电阻的大小而改变工作电路，从而改变用电器消耗的电功率，达到改变工作效果的目的。

如常见的电饭锅、电热水器加热时用消耗电功率较大的档；保温时用消耗电功率较小的档。

（二）、多档位用电器工作时所处的状态的判断方法由于家庭电路中电源电压不变（220V),电路中用电器的电阻一般不变，所以通常用公式P=U 2/R 进行判断。

1、电热器加热时（高温档），电功率P=U 2/R 较大，由于电压U 一定，则R 较小；2、电热器保温时（低温档），电功率P=U 2/R 较小，由于电压U 一定，则R 较大。

准备题：1、在下图电路中R 1>R 2，电源电压相同且恒定。

四电路总功率P 甲、P 乙、P 丙、P 丁由大到小的顺序是 。

2、分析各电路能实现几档？说出各档开关状态和相应的等效电路。

（电路中R 1《R 2，电源电压恒定）（1）在图甲中，当开关S 1 时，开关S 2 时，是低档工作状态；当开关S 1 时，开关 S 2 时，是中档工作状态；当开关S 1 时，开关S 2 时，是高档工作状态。

(2)在图乙中，当开关S 时，是低档工作状态；当开关S 时，是高档工作状态。

关键：判断电路中总电阻的大小，从而判断电路中总功率的大小。

典型例题例1、小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位的发热功率。

如图，是其内部简化电路图，开关S 1可分别与触点a 、b 接触。

已知：R 1=60Ω，R 2=180Ω，电源电压保持不变。

请分析和解答以下问题： (1)当开关S 1，置于b 端、S 2断开时，电烤箱处于什么档位? (2)电烤箱在中档位工作时，消耗的电功率是多少?(3)电烤箱在高档位工作时，对食物加热6min ，消耗的电能为多少?例2、如图是额定电压为220V 的理发用电吹风的典型电路．其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，正常工作时： (1)要送热风，选择开关应放在 间．(填"AB”、“BC”或“CD'’) (2)已知电动机的额定功率是120W,，当送冷风时，通电5min ，电流所做的功是多少? （3）如果电热丝电阻是55Ω，当送热风时，电路消耗的总功率是多少？例3、电饭煲的原理图如图所示，它有高温烧煮和焖饭、保温两档，通过单刀双掷开关S 进行调节，R 0为电热丝。