Question

3．如圖甲，電磁繼電器和熱敏電阻R₁等組成了溫度控制箱電路，R₁處于溫箱內(nèi)，電源電壓U=6V，繼電器線圈的電阻可不計，圖乙為熱敏電阻的R₁-t圖象，且已知在50～150℃范圍內(nèi)，熱敏電阻的阻值隨溫度的變化規(guī)律是：R₁•t=K（常數(shù)）；當(dāng)線圈中的電流達到40mA時，繼電器的銜鐵被吸合，下觸點閉合，此時箱內(nèi)溫度為80℃，當(dāng)線圈中的電流為30mA時，電磁繼電器的銜鐵釋放，上觸電閉合，此時箱內(nèi)溫度為60℃，這樣就可以時控制箱內(nèi)溫度在60℃～80℃范圍內(nèi)變化．圖中的“交流電源”是控制箱加熱器的電源，它的額定功率是1500W．

（1）80℃時，熱敏電阻R₁的阻值是多少？
（2）應(yīng)該把溫度控制箱的加熱器接在A、B端還是C、D端？A、B端．
（3）根據(jù)統(tǒng)計，正常情況下，溫度控制箱內(nèi)的加熱器，每天加熱50次，每次加熱10min，恒溫箱每天消耗電能多少kw•h．
（4）如果要使控制箱內(nèi)的溫度保持60～100℃的范圍，請你通過計算設(shè)計出可行方案？

Answer 1

分析 （1）熱敏電阻的阻值可根據(jù)歐姆定律計算得出；
（2）分析題意，明確電磁繼電器的銜鐵被吸合時，恒溫箱加熱器是否工作，可確定其連接的位置；
（3）每天消耗的電能可利用公式W=Pt求出；
（4）要使控制箱內(nèi)的溫度保持60～100℃的范圍，即提高控制箱內(nèi)的溫度，根據(jù)80℃時熱敏電阻R₁的阻值和變化規(guī)律R₁•t=K求出100℃時熱敏電阻R₁的阻值；利用歐姆定律和串聯(lián)電阻的關(guān)系可確定設(shè)計的方案．

解答 解：（1）當(dāng)恒溫箱保持恒溫80℃時，熱敏電阻R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.04A}$=150Ω；
（2）根據(jù)題意，電磁繼電器的銜鐵被吸合時，恒溫箱加熱器停止加熱，因此，應(yīng)將加熱器連接在A、B端；
（3）已知：P=1500W=1.5kW，t=50×10min=50×$\frac{1}{6}$h，
則每天消耗的電能W=Pt=1.5kW×50×$\frac{1}{6}$h=12.5kw•h；
（4）控制箱內(nèi)的溫度為80℃時熱敏電阻R₁=150Ω；
當(dāng)t=100℃時，根據(jù)由圖象可知R₁的阻值和變化規(guī)律R₁•t=K（常數(shù)）可得：
150Ω×80℃=R₁′×100℃，
所以，R₁′=120Ω，
由于當(dāng)線圈中的電流達到40mA時停止加熱，所以根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知：此時需要串聯(lián)一個電阻，則R₂=150Ω-120Ω=30Ω．
由于當(dāng)箱內(nèi)溫度為60℃，熱敏電阻R₁的阻值是150Ω；電磁繼電器的銜鐵釋放，上觸電閉合，此時線圈中的電流應(yīng)為30mA，故此時不能再串聯(lián)30Ω的電阻，故30Ω電阻利用變阻器來調(diào)節(jié)．
答：（1）80℃時，熱敏電阻R₁的阻值是150Ω；
（2）A、B端．
（3）恒溫箱每天消耗電能12.5kw•h；
（4）如果要使控制箱內(nèi)的溫度保持60～100℃的范圍，需要串聯(lián)一個30Ω的變阻器．

點評 本題難點在于正確理解題意，既需要從電磁鐵的性質(zhì)上進行分析，還要對電磁繼電器的原理進行分析，同時還要能從圖乙得出相關(guān)信息、結(jié)合電路的特點和相關(guān)公式來進行計算．