Question

【題目】小明利用實驗室的電磁繼電器、熱敏電阻R1、可變電阻器R2等器件設計了一個恒溫箱控制電路，如圖所示．其中“交流電源”是恒溫箱加熱器的電源（加熱器在恒溫箱內，圖中未畫出）；R1處于恒溫箱內，如圖是小明通過實驗測得R1的阻值隨溫度變化的關系曲線；電磁繼電器的電源電壓U＝6 V，電磁繼電器線圈的電阻可不計，通過實驗測得當電流為40 mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合、恒溫箱內的加熱器停止加熱，此時可變電阻R2＝0 Ω，恒溫箱可保持60 ℃恒溫．

（1）當恒溫箱保持恒溫60 ℃時，熱敏電阻R1的阻值是多少？

（2）如果圖中的“交流電源”的額定功率是1500 W，則它在正常工作情況下，每天加熱50次，每次加熱10min，則“交流電源”每天消耗電能多少千瓦時？

（3）如果要使恒溫箱內的溫度保持100℃，可變電阻R2的阻值應調為多少？

Answer 1

【答案】（1）150Ω；（2）12.5kw·h；（3）60Ω

【解析】

（1）當恒溫箱保持恒溫60 ℃時，控制電路中電流為I=40mA=0.04A。因控制電路電源電壓U=6V，所以控制電路中的總電阻為R總===150Ω。又因此時可變電阻R2＝0 Ω，根據串聯電路電阻關系R總=R1+R2，可得熱敏電阻R1=R總-R2=150Ω-0Ω=150Ω。

（2） “交流電源”每天加熱的總時間為t=10min×50=600s×50=3×104s，則“交流電源”每天消耗電能為W=Pt=1500W×3×104s=4.5×107J=12.5kW·h。

（3）由題意可知，當恒溫箱內溫度達到100℃時，加熱器停止加熱、電磁繼電器的銜鐵被吸合，此時控制電路中電流為I=40mA=0.04A，即此時控制電路的總電阻仍然為R總=150Ω。由圖像可知，當恒溫箱內溫度達到100℃時，熱敏電阻R1阻值為90Ω，則可變電阻R2的阻值應調為R2=R總-R1=150Ω-90Ω=60Ω。