绝缘体

每日一题这道题能让学生明白绝缘体的相对性

发布时间:2025/5/21 12:04:38   
北京市中科医院好不好 http://www.bdfzkyy.com/

LYG市的这道中招物理试题中,题设条件说明“隔电墙”内部是一个螺旋状绝缘通道,但是第二问却让学生计算该“隔电墙”的电阻值。如果学生不知道绝缘体的相对性,那就在考场上懵圈了。

(?LYG)如图甲所示为一台电热水器,下表为该热水器的铭牌,其中高温挡的额定功率模糊不清。图乙为该电热水器的内部简化电路,R1、R2为电热丝(阻值未知),S1、S2为挡位开关,S2只能在a、b之间切换。电热水器在使用过程中会有漏电危险,当发生漏电时,电流会沿着水管经过喷头流过人体而发生触电事故。为防止触电事故发生,该电热水器在出水口处串接了一个“隔电墙”(见图甲)。“隔电墙”内部是一个螺旋状绝缘通道(如图丙所示),已知电源电压为V。求:

(1)高温挡的额定功率(计算结果保留整数);

(2)为确保安全,要求淋浴时通过人体的漏电电流不超过0.2mA,则该“隔电墙”的电阻值至少为多大?(计算时忽略人体的电阻值)

(3)说明“隔电墙”的内部做成螺旋状的原因。

解:

(1)由电功率

可知,在电源电压U=V一定时,电阻越大电功率越小,电阻越小电功率越大,由图乙电路图可知,当开关S1断开、S2接b时,电阻R1、R2串联接入电路,电路中的电阻最大,

电路中的最大电阻为:

由图乙开关和电阻位置可知,当S1闭合,S2接b时,只有电阻R1接入电路时为中温挡,中温挡时电阻为:

电阻R2为:

当S1闭合、S2接a时,电阻R1、R2并联接入电路,为高温挡,由并联电路特点可知高温挡总功率为:

(2)由题意可知,当发生漏电时,电流会沿着水管经过喷头流过人体而发生触电事故,即电流依次经过电阻和人体,电流只有一条路径,“隔电墙”的电阻和人体为串联;由于忽略人体的电阻值,故当淋浴时通过人体的漏电电流不超过0.2mA时,“隔电墙”的电阻两端电压为V,“隔电墙”的电阻至少为:

(3)在相同条件下,导体的长度越长电阻越大,电流越小。如图丙所示的将水流路径设计成螺旋线结构,目的就是增加水流的长度。

如果学生学死了,认为绝缘体不导电,当看到第二问时懵圈就不可避免。所以,明白绝缘体的相对性,是顺利解题的关键所在。对“隔电墙”的螺旋线结构设计进行设问,也是这道题的亮点,使学生知道什么是学以致用。

祝师生们进步!



转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkjg/8705.html
------分隔线----------------------------