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1、 电水壶论文：电水壶的维修和热效率测量摘 要：利用物理课上所学的电学知识维修了家庭自用电水壶，通过设计实验测量了电水壶加热的效率，并对测量结果及相关知识进行了讨论。关键词：电水壶；维修；热效率；测量一、问题提出泡咖啡、泡茶、泡面、喝刚烧好的新鲜开水，这些都是现代都市人的生活习惯。快速电水壶能在最短的时间内提供沸水，这正好与现代人的生活节奏合拍。电水壶随时可以用热水泡出一杯清香的茶水。有一次电水壶突然出现故障，不能正常烧水了。我决定利用物理课上所学的电路知识解决此问题。通过做实验的方法，深刻理解电能转化为热能的有关问题，利用此电水壶测量了它加热的效率，并巩固了课上所学的万用表的使用、电能热能转换
2、等相关的知识。二、实验目的1掌握实物（电水壶）简易电路图的绘制方法2掌握数字万用表的测量原理，正确使用数字万用表测量电阻、电流和电压3掌握电能热能转换的原理，学会测量电器的热效率4学会多次测量的结果表示方法，分析单次测量和多 次测量对实验结果的影响5培养利用课本所学的知识解决实际问题的能力三、实验原理1电水壶的工作原理当水壶放在底座上时，压下压键开关，接通了电路。如果三相插头插入插线板后，就接通了电源，电源指示灯亮，反之就断开。该电水壶有手动和自动两种工作状态。当按钮开关拨到手动挡时，加热电阻连入，开始加热，水沸腾以后再手动将按钮开关拨回。当按钮开关拨到自动挡时，此时通过st 温控器将加热电阻
3、连入，并开始加热；当水沸腾后，st温控器的触点断开，进入非加热状态，指示为可以饮用的开水的灯亮；当水的温度低于某温度后，st 温控器又重新接通，再次进入加热状态。通过分析讨论电水壶的工作原理，画出电路图，在此基础上利用数字万用表查找问题，进行维修。2电能热能转换通过电动机可以将电能转换为机械能，电灯将电能转换为热能和光能，电热器、电水壶可以将电能转换为热能等等。电流做功的过程，实际上是电能转化为其他形式的能的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。 本文以电水壶为例，推导电能热能转换过程中的有关计算，并以此为原理设计实验，测量电水壶工作的效率。对于其他电器可以同理进行研究。计算电
4、水壶加热器的电阻 r计算水所吸收的热量 q 吸水的质量：m=v式中，v水的体积，水的密度。q 吸=c 水mt=c 水m（t2-t1）式中，c 水水的比热容，t水加热后的温 t2度与水初温 t1 之差。计算电水壶工作的效率 利用数字万用表测得电源的实际电压 u 实，计算电水壶的实际功率 p 实则，电水壶工作的效率为=q/w=q/（p 实 t）四、实验仪器设备wsj-60 型电水壶（额定电压：220 v，50 hz，额定功率：600 w，容量：1.2 l） ，插线板，ut51 数字万用表，导线，温度计，量筒（500ml） 。五、实验内容及原始数据1绘制电水壶的电路图按照电水壶正常使用的工作原理，画
5、出电水壶的电路 图，如图 1。其中，l1 为电源指示灯、l2 为非加热指示灯、l3 为加热指示灯，r1、r2、r3 分别为各指示灯的保护电阻；r 为加热器；s1、s2 为压键开关；st 温控器是一个双金属片温控开关，当温度较低时，其处于闭合状态，当温度升高到一定值后，会自动断开，从而实现了自动温度开关控制。用数字万用表测量 r1、r2、r3，其大小约为 340 k；加热器 r 的电阻约为 90 。2电水壶故障诊断维修故障：通电后不加热，但指示灯亮。诊断与维修：通电后电源指示灯亮，说明电源已加入指示灯电路；通电后不加热，说明故障在加热器或其连接部分，常见加热器损坏或者某连接处断路。拆下加热器，用
6、数字万用表测量其阻值可以判断加热器是否损坏；断路的问题也可以用数字万用表来解决，通过测量电流来检查断路的位置。首先切断电源，取下水壶，将电水壶底座翻过来，拧下壶底的两颗固定螺钉，将底座拆开。然后使用数字万用表测量加热器的阻值来判断加热器是否损坏，经过测量加热器未损坏，其电阻值约 90 。最后，沿着电路，用万用表逐段测量电流，结果发现一段电路电流为零，发生了断路。仔细检查这一段电路，发现金属片旁边的塑料断裂， 金属片不能被卡紧，导致金属片与其两端的连接发生问题，引起断路。找了两段导线将此金属片两端分别与连接的部件连接良好。维修完毕重新装配时，必须保持各零部件安装位置准确。电水壶通电后使用正常。3
7、测量电水壶加热的效率记录电水壶铭牌：额定电压 220 v，50 hz，额定功率600 w，容量：1.2 l。使用数字万用表测量加热器的阻值为：r 测=90 每次实验前，用万用表测量电源的实际电压 u 实，每次实验时，用 500 ml 量筒定量量取 1 l 水加入到电水壶中，用温度计测量水的初始温度 t1；接通电源开始加热；水沸腾后，st 温控器的触点断开，停止加热，试验结束，此时水的温度 t2=100，记录所用的时间 t。六、数据处理及结论根据 p 额=u 额 2/r，得：r 计算=u 额 2/p 额=80.67 实测电阻值与理论计算值之间有一定的误差。以下数据处理过程中均采用 r 计算=80
8、.67 。每次试验水的质量为：m=v=250010-31.0=1.0 kg水的比热容 c 水=4.2103j/（kg）5 次测量电水壶热效率的平均值为： 七、实验结果的分析与讨论1电水壶热量损失的原因电水壶可以将电能转换为热能，本实验测量电水壶烧水过程中实际的能量转化效率，结果只有 85.75%左右，说明电水壶产生的热量没有全部被水吸收，分析热量损失的原因有以下几个方面。（1）电水壶壶体材质是合金，导热效果好，易吸收热量并使热量散失，对电水壶的实际加热效果产生影响，导致热效率测量的结果偏低；（2）周围空气吸收了一部分热量；（3）汽化带走了一部分热量；（4）电水壶内水垢阻碍热传递，致使热效率测量
9、的结果偏低；（5）用电高峰时家庭电路的实际电压低于 220 v，电水壶实际工作电压小于额定电压。2测量结果的表示方法水的温度不同，造成量取 1 l 体积的水的质量有误差，因此，各次测量结果之间有误差。方法的精密度可以 5 次测量结果的相对标准偏差来表示，rsd 为 0.5%。用多次测量的平均值及其置信区间表示结果，比用单次测量值表示结果更准确。3电水壶是我们熟悉的家用电器，根据电水壶的结构 和使用情况，可以联想到以下几方面物理知识（1）壶身和壶嘴上部开口，下部相连，构成连通器；（2）壶盖开有小孔，在大气压的作用下，水容易倒出；（3）电水壶使用三相电源插头的理由是防触电；（4）壶把加装胶木，是因为胶木具有良好的隔热、绝缘性能。4.结论根据 p 实=u2 实/r 计算电能做的总功 w 时，如果利用万用表测定的电阻值 r 测=90 ，这种情况下电水壶工作效率（95.68%）比采用 r 计算=80.67 时计算的效率（85.75%）高。
