Question

10．有一種電加熱恒溫箱，工作原理如圖甲所示，控制電路由電壓為U₁=9V的電源、電磁繼電器（線圈電阻不計(jì)）、滑動(dòng)變阻器R₂和熱敏電阻R₁組成，圖乙是熱敏電阻R₁的阻值隨溫度變化的圖象；工作電路由電壓為U₂=220V的電源和電阻為R₀=44Ω的電熱絲組成．通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)電磁繼電器線圈的電流達(dá)到60mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸下來，求：

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，按照題意將圖中的工作電路連接完整．
（2）在升溫的過程中，電阻R₁兩端的電壓會(huì)變�。ㄟx填“變大”、“變小”或“不變”）；要使恒溫箱設(shè)定的溫度值升高，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₂的滑片，使其接入電路的阻值變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）． 
（3）電熱絲R₀正常工作100s產(chǎn)生的熱量是多少？
（4）當(dāng)滑動(dòng)變阻器R₂接入電路中的電阻為50Ω時(shí)，可使恒溫箱的溫度保持多高？

Answer 1

分析 （1）分析題意可知，當(dāng)電磁繼電器線圈的電流達(dá)到60mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸下來，則恒溫箱停止工作；說明工作電路電源與電阻R₀通過上面兩個(gè)觸點(diǎn)組成電路；
（2）從圖乙可知，要提高恒溫箱的設(shè)定溫度，就要減小熱敏電阻的阻值，根據(jù)歐姆定律可知，熱敏電阻兩端的電壓減��；
從圖乙可知，要提高恒溫箱的設(shè)定溫度，就要減小熱敏電阻的阻值；但為了使銜鐵吸合工作電流即線圈中的電流仍為60mA，根據(jù)歐姆定律就要增大電阻箱連入的電阻值，即R₂的阻值必須調(diào)大；
（3）已知電壓、電阻和工作時(shí)間，利用Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t計(jì)算產(chǎn)生的熱量；
（4）根據(jù)電源電壓、R₂接入電路中的電阻和控制電路中的臨界電流，求得熱敏電阻的阻值，然后利用該阻值結(jié)合圖象可以得到此時(shí)的恒溫箱的溫度值．

解答 解：（1）根據(jù)當(dāng)電磁繼電器線圈的電流達(dá)到60mA時(shí)電磁繼電器的銜鐵被吸下來可知：這時(shí)恒溫箱停止工作，所以恒溫箱工作電路是由電源與電阻R₀通過上面兩個(gè)觸點(diǎn)組成；如圖所示：

（2）從圖乙可知，要提高恒溫箱的設(shè)定溫度，就要減小熱敏電阻的阻值，根據(jù)歐姆定律可知，熱敏電阻兩端的電壓變��；
從圖乙可知，要提高恒溫箱的設(shè)定溫度，需減小熱敏電阻的阻值，為了使銜鐵吸合工作電流即線圈中的電流仍為60mA，根據(jù)歐姆定律就要增大電阻箱連入的電阻值，即R₂的阻值必須變大；
（3）電熱絲R₀正常工作100s產(chǎn)生的熱量：Q=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{44Ω}$×100s=1.1×10⁵J；
（4）已知U₁=9V，I=60mA=0.06A，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路的總電阻：R_總=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{9V}{0.06A}$=150Ω，
此時(shí)熱敏電阻的阻值：R₁=R_總-R₂=150Ω-50Ω=100Ω，
由圖象知，熱敏電阻的阻值為100Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的溫度為50℃．
答：（1）如上圖所示．
（2）變小；變大；
（3）電熱絲R₀正常工作100s產(chǎn)生的熱量是1.1×10⁵J；
（4）當(dāng)滑動(dòng)變阻器R₂接入電路中的電阻為50Ω時(shí)，可使恒溫箱的溫度保持50℃．

點(diǎn)評(píng) 本題難度較大，既需要從電磁鐵的性質(zhì)上進(jìn)行分析，還要對(duì)電磁繼電器的原理進(jìn)行分析．能從圖乙得出相關(guān)信息、結(jié)合串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求解是本題的關(guān)鍵．