单选题
1425、一个电热器接在lOV的直流电源上,产生一定的热功率。把它改接到交流电源上,使产生的热功率与直流电时相同,则交流电源电压的最大值是( )。
A
7.07V
B
5V
C
14V
D
10v
答案解析
正确答案:C
解析:
**解析:**
1. **理解热功率与电压的关系**
电热器产生的热功率 $P$ 由公式 $P = \frac{U^2}{R}$ 决定,其中 $U$ 是加在电阻两端的电压,$R$ 是电阻值。
2. **直流电情况**
当电热器接在 $10\text{V}$ 的直流电源上时,其热功率为:
$$P_{\text{DC}} = \frac{U_{\text{DC}}^2}{R} = \frac{10^2}{R} = \frac{100}{R}$$
3. **交流电情况**
当电热器接在交流电源上时,计算热功率需要使用电压的**有效值**($U_{\text{eff}}$)。设交流电压的有效值为 $U_{\text{eff}}$,则其热功率为:
$$P_{\text{AC}} = \frac{U_{\text{eff}}^2}{R}$$
4. **根据题意建立等式**
题目要求交流电产生的热功率与直流电时相同,即 $P_{\text{AC}} = P_{\text{DC}}$。因此:
$$\frac{U_{\text{eff}}^2}{R} = \frac{100}{R}$$
解得交流电压的有效值:
$$U_{\text{eff}} = 10\text{V}$$
*注:这也符合交流电有效值的定义——让交流电和直流电通过相同阻值的电阻,如果在相同时间内产生的热量相等,则该直流电的数值就是该交流电的有效值。*
5. **计算交流电压的最大值**
对于正弦交流电,最大值(峰值,$U_m$)与有效值($U_{\text{eff}}$)之间的关系为:
$$U_m = \sqrt{2} U_{\text{eff}}$$
将 $U_{\text{eff}} = 10\text{V}$ 代入:
$$U_m = 10 \times \sqrt{2} \approx 10 \times 1.414 = 14.14\text{V}$$
6. **结论**
计算结果约为 $14.14\text{V}$,对比选项,C 选项 $14\text{V}$ 最接近。
故正确答案为 **C**。
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电热器电源电压计算
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