题目内容
【题目】某电热水器具有加热和保温功能,其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电阻不计,R为热敏电阻,热敏电阻中允许通过的最大电流Ig=15mA,其阻值R随温度变化的规律图象如图乙所示,电源电压U恒为6V,当电磁铁线圈中的电流I>8mA时,电磁铁的衔铁被吸下,继电器下方触点a、b接触,加热电路接通:当电磁铁线圈中的电流I≤8mA时,继电器上方触点c接触,保温电路接通,热敏电阻R和工作电路中的三只电阻丝R1、R2、R3,均置于储水箱中,U2=220V,加热时的功率P加热═2200W,保温时的功率P保温=110W,加热效率η=90%,R2=2R1,水的比热容,c水=4.2×103J/(kg℃),水箱内最低温度为0℃。
(1)为使控制电路正常工作,保护电阻R0的阻值至少为多大?若R0为该值,试求热水器刚开始保温时水的温度。
(2)电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为多少欧姆?
(3)该热水器在加热状态下,将44kg、20℃的水加热到50℃需要多少时间?
【答案】(1)450Ω;70℃。(2)33Ω、66Ω、374Ω;(3)2800s。
【解析】
(1).由题意可知,热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA,电源电压U1=6V,
控制电路中最小值:
R总小===400Ω,
当水箱内最低温度为0℃时,热敏电阻阻值最小,R最小,
R最小=100Ω。
保护电阻R0的最小值,保护电阻阻值至少为:
R0=R总小﹣R最小=400Ω﹣100Ω=300Ω,
热水器刚开始保温时,控制电路中的总电阻:
R总===750Ω,
热敏电阻的阻值为:
R=R总﹣R最小=750Ω﹣300Ω=450Ω,
由图乙可知,此时水温为70℃;
(2).由题意和电路图知:衔铁被吸下时,R1、R2并联,电热水器处于加热状态,
P加热=+=2200W,且R2=2R1,
所以+=2200W,
=2200W,
=2200W,
解得:R1=33Ω,
R2=2R1=2×33Ω=66Ω;
根据题意可知,电磁继电器上方触点和触点c接通时,电热水器处于保温状态,则由电路图知,此时R2、R3串联,
根据电阻的串联特点和欧姆定律可得保温功率:
P保温==110W,即=110W,
解得:R3=374Ω;
(3).水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg℃)×44kg×(50℃﹣20℃)=5.544×106J:
根据热效率公式η=可得,
加热电路消耗的能量:
W===6.16×106J,
加热时间:
t===2800s。
答:(1).为使控制电路正常工作,保护电阻R0的阻值至少为450Ω;
若R0为该值,热水器刚开始保温时水的温度为70℃。
(2).电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为33Ω、66Ω、374Ω;
(3).该热水器在加热状态下,将44kg、20℃的水加热到50℃需要2800s。
【题目】图为某品牌电饭锅的简化电路图,和均为电热丝,S1是温度自动控制开关,电饭锅的部分参数如表所示。求:
额定电压 | 220V | |
功 率 | 高温档 | 1320W |
低温档 | 440W |
(1)将锅内2kg的水从20℃加热到100℃,水吸收的热量:(已知水的比热容为)
(2)电热丝的阻值。