Question

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，如圖甲所示，圖乙是小明通過實驗測得的R₁的阻值隨溫度變化的關系曲線．

（1）當溫度較低時，電磁鐵的磁性較

弱

，觸點開關

接通

（選填“接通”或“斷開”）．
（2）電磁繼電器中的電源電壓U=6V，其線圈的電阻可不計，通過實驗測得當電流為30mA，電磁繼電器的銜鐵被吸合．若可變電阻器R₂的電阻值設定為150Ω時，恒溫箱溫度可達到

90

℃．當可變電阻器R₂的電阻變大時，恒溫箱設定的溫度將變

高

（選填“高”或“低”）．
（3）如果要使恒溫箱內預設的溫度可調范圍是90℃～150℃，可供選擇的可變電阻器R₂的電阻值有如下幾種，你選擇

②

（填序號）．
①0～100Ω    ②0～200Ω    ③0～1000Ω    ④0～1500Ω

Answer 1

分析：（1）當溫度上升時，電阻R的阻值減小，電路中的電流增大，電磁鐵的磁性增強，將銜鐵吸下，電熱絲電路斷開，停止加熱．過一段時間后，溫度下降，電阻R的阻值增大，電路中的電流減小，電磁鐵的磁性減弱，銜鐵被彈簧拉起，電熱絲電路接通，電熱絲又開始工作加熱，溫度上升；
（2）當電流等于30mA時，求出總電阻，由于是串聯電路，求出恒溫箱的電阻R₁=R-R₂，對應圖乙找出恒溫箱溫度；當可變電阻器R₂的電阻變大時，電磁繼電器的銜鐵被吸合時的電流不變，恒溫箱的電阻變小，根據圖乙得出恒溫訂設定的溫度將變高；
（3）由圖乙可知，當恒溫箱溫度為150℃時，熱敏電阻的阻值，又知道電流I=30mA時電磁繼電器的銜鐵被吸合，根據歐姆定律求出總電阻，根據串聯電阻特點求滑動變阻器連入電阻，據此選擇合適的滑動變阻器．

解答：解：（1）由圖乙可知，當恒溫箱內溫度較低時，熱敏電阻的阻值變大，直流電路中的電流變小，電磁鐵的磁性變弱，銜鐵在彈簧的作用下被抬起，使得觸點開關接通，電熱器開始加熱；
（2）當電流等于30mA時，合0.03A，總電阻R=

U

I

=

6V

0.03A

=200Ω，由于是串聯電路，所以恒溫箱的電阻R₁=R-R₂=200Ω-150Ω=50Ω，對應圖乙找出恒溫箱溫度為90℃；
當可變電阻器R₂的電阻變大時，電磁繼電器的銜鐵被吸合時的電流不變，恒溫箱的電阻變小，根據圖乙得出恒溫箱設定的溫度將變高；
（3）當設定溫度為150℃時，熱敏電阻R₁的阻值為30Ω．根據歐姆定律，電流I=30mA時電磁繼電器的銜鐵被吸合，所以總電阻R=

U

I

=

6V

0.03A

=200Ω，所以R₂=200Ω-30Ω=170Ω，選項C較合適．
故答案為：（1）弱，接通；（2）90，高；（3）②．

點評：本題難度較大，既需要從電磁鐵的性質上進行分析，還要對電磁繼電器的原理進行分析．能從圖乙得出相關信息、結合串聯電路的特點和歐姆定律求解是本題的關鍵．