Question

19．電熱膜
電熱膜是一種通電后能發(fā)熱的新型電熱器件，由可導電的特制油墨、金屬載流條加工、熱壓在聚酯薄膜間制成，如圖甲所示．電熱膜加熱系統(tǒng)由電源、溫控器、連接件、絕緣層、電熱膜及飾面層構成．電源經(jīng)導線連通電熱膜，將電能轉化為熱能．將這種電熱膜安裝在房間地板下的地面上，熱能就會源源不斷地均勻傳遞到房間的每一個角落．
電熱膜通電工作時沒有發(fā)紅、熾熱現(xiàn)象產(chǎn)生，主要以輻射的方式散發(fā)熱量，給人們的感覺像在露天陽光下一樣溫暖舒適，沒有傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)所產(chǎn)生的干燥和悶熱的感覺．100%的電能輸入被有效地轉換成了超過66%的遠紅外輻射能和33%的對流熱能．電熱膜表面工作溫度在40℃左右，遠遠低于其老化溫度，因此電熱膜的壽命與建筑是同步的．
電熱膜內(nèi)部結構如圖乙所示．經(jīng)過特殊工藝加工形成的一條條薄的導電墨線兩端與金屬導線相連，形成網(wǎng)狀結構．
在制造電熱膜時，會出現(xiàn)不同區(qū)域導電墨線厚度不均勻的現(xiàn)象，厚的導電墨線電阻小．導電墨線電阻隨溫度變化的關系如圖丙所示，這種溫度特性的優(yōu)點是，它不會因厚度不均勻而出現(xiàn)嚴重發(fā)熱不均、局部過熱的現(xiàn)象，這是電熱絲所不具備的，它保證了電熱膜各處的溫度均勻．
市售電熱膜的額定電壓為220V，按功率分一般有兩種規(guī)格：220瓦每平米、400瓦每平米．220瓦電熱膜屬于低溫電熱膜，主要應用于地暖行業(yè)；400瓦電熱膜屬于高溫電熱膜，主要用于除地暖以外的方面，溫度最高可以達到70-80℃，用于印刷烘干，藥物烘干等．

（1）電熱膜工作時，各條導電墨線是采用并聯(lián)方式連入電路的；
（2）下列關于電熱膜的說法中，錯誤的是C
A．電熱膜是利用電流的熱效應工作的　　　　　B．電熱膜溫度升高時發(fā)熱功率會自動減小
C．聚酯薄膜是一種導電材料　　　　　　　　　　　　　D．電熱膜的電熱轉換率比電熱絲高
（3）某根石墨線的局部導電材料脫落，如圖丁中A部分，這根墨線工作時的電功率B；
A．變大　　　　　　　　　B．變小　　　　　　C．不變　　　　　　　　　D．以上三種情況均有可能
（4）如圖戊，請用筆畫線代替導線，將兩塊鋪設好的電熱膜（黑色加粗處為接線柱）與溫控器、電源連接起來（筆畫線不允許交叉）；
（5）某家庭裝修時考慮用電熱膜為房間進行取暖，若鋪設面積為15m²，則通電正常工作2小時消耗的電能為6.6kW•h．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串、并聯(lián)電路中各用電器是否相互影響確定電路的連接方式；
（2）根據(jù)材料中“電熱膜是一種通電后能發(fā)熱的新型電熱器件…”進行分析判斷即可；
（3）影響導體電阻大小的因素有導體的材料、長度、橫截面積，另外還與溫度有關；
根據(jù)圖丁可知墨線電阻的變化，然后根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$即可判斷電功率的變化；
（4）電熱膜工作時，根據(jù)并聯(lián)電路的特點連接即可；
（5）已知220瓦每平米和鋪設面積為15m²，可求得其功率，再利用P=$\frac{W}{t}$求出通電正常工作2小時消耗的電能．

解答 解：（1）由圖可知，各條導電墨線互不影響，故墨線是并聯(lián)的．
（2）有材料的第一段可知，電熱膜是利用電流的熱效應工作的，
電熱膜溫度升高時發(fā)熱功率會自動減小，電熱膜的電熱轉換率比電熱絲高
由“電熱膜是在絕緣的聚酯薄膜表面，經(jīng)過特殊工藝加工形成的一條條薄的導電墨線，
導電墨線兩端與金屬導線相連，形成網(wǎng)狀結構，”可知，聚酯薄膜是一種絕緣材料，故ABD正確，C錯誤．
（3）相同材料、相同長度的導體，橫截面積越大，電阻越小；橫截面積越小，電阻越大；
A部分的凹形，會導致橫截面積變小，電阻變大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電壓不變時，電阻變大，電功率變小，故選：B．
（4）將兩塊鋪設好的電熱膜并聯(lián)連接，如圖所示：

（5）由題意知，家庭裝修地暖用的是220瓦每平米的電熱膜，
則鋪設面積為15m²電熱膜的電功率：
P=15m²×220W/m²=3300W=3.3kW，
由P=$\frac{W}{t}$得，通電正常工作2小時消耗的電能：
W=Pt=3.3kW×2h=6.6kW•h．
故答案為：（1）并聯(lián)；（2）C；（3）B；（4）見上圖；（5）6.6．

點評 本題主要考查電路的連接方式、影響電阻大小的因素、實物圖的連接及電功的計算等知識，關鍵是學生要從相關材料中提取有用的信息，注重理解能力的考查，具有一定的難度．