Question

【题目】某兴趣小组设计的“温度控制器”工作时有加热和恒温两种状态．电路如图甲所示，S为开关，双金属开关在温度低时闭合、温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作起到调节温度作用，指示灯的额定电压为200V，且亮起即正常工作，发热电阻阻值为40Ω．求：

（1）当指示灯亮时，温度控制器处于____________状态．

（2）指示灯的电阻值____________．

（3）加热状态时，温度控制器所消耗的电功率____________．

（4）温度控制正常时，记录灯泡在一段时间内规律性亮灭情况如图乙，则温度控制器1小时所消耗的电能___．

Answer 1

【答案】 恒温 400Ω 1210W 1.056×106J

【解析】（1）由电路图知道，当指示灯亮时，指示灯与发热电阻串联，电路中的总电阻最大，由P=UI=U2/R知道，电路的总功率最小，所以，温度控制器处于恒温状态；

（2）当指示灯亮时，指示灯与发热电阻串联，且串联电路中总电压等于各分电压之和，根据题意知道，此时指示灯两端的电压UL=200V，所以发热电阻两端的电压是：UR =U-UL =220V-200V=20V；又因为串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流是：I=UL/RL=UR/R，代入数据解得指示灯的电阻值是：RL =400Ω；

（3）双金属开关闭合时，指示灯短路，电路为发热电阻的简单电路，则温度控制器所消耗的电功率：P加热 =U2/R=(220V)2/40Ω=1210W；

（4）由图乙知道，一个周期的时间为180s，恒温时间为150s，加热时间为30s，则一个周期内温度控制器消耗的电能：W=U2/Rt加热 +U2/R+RLt保温 =(220V)2/40Ω×30s+(220V)2/40Ω+400Ω×150s=52800J，所以温度控制器1小时所消耗的电能：W总=20W=20×52800J=1.056×106 J。