Question

【题目】小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路，如图甲所示．如图乙是小明通过实验测得的R1的阻值随温度变化的关系曲线．
（1）电磁继电器中电磁铁上端是极（N/S）．
（2）当温度较低时，电磁铁的磁性较 ， 触点开关（接通/断开）．
（3）电磁继电器的电源两端电压U=6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为30mA时，电磁继电器的衔铁被吸合．若可变电阻器R2的电阻值设定为150Ω时，恒温箱温度可达到℃．当可变电阻器R2的电阻变大时，恒温箱设定的温度将变（高/低）．
（4）如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是90℃～150℃，可供选择的可变电阻器R2的电阻值有如下的几种，你选择 ．
A.0～100Ω
B.0～200Ω
C.0～1000Ω
D.0～1500Ω
（5）小明设计的这个控制电路，使用起来有不足之处，请你指出： ．

Answer 1

【答案】
（1）S
（2）弱；接通
（3）90；高
（4）B
（5）小明设计的这个电路，从理论上讲控制的只是一个固定的温度值，这样使用时，就会出现恒温箱内温度在某一固定值附近时，电磁继电器频繁通断的现象，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分不利的
【解析】解：（1）电流从电磁铁的下端流入上端流出，结合图示的线圈绕向利用安培定则可以确定电磁铁的上端为S极，下端为N极．（2）温度较低时，由R1的阻值随温度变化的关系曲线可知，热敏电阻的阻值较大，控制电路中的电流较小，电磁铁的磁性较弱，此时的衔铁不会被吸下来，根据图示的工作电路可知，加热丝所在的电路接通．（3）U源=6V I=30mA=0.03A， 电路的总电阻：R总= = =200Ω，
此时R1=热敏电阻的阻值：R1=R总﹣R2=200Ω﹣150Ω=50Ω，
由图象知，热敏电阻的阻值为50Ω时，对应的温度为90℃．
当可变电阻器R2的电阻变大时，在热敏电阻阻值不变的情况下，电路中的电流会减小，此时电磁铁的磁性会减弱，所以衔铁不会被吸下来，工作电路继续工作，恒温箱内的温度持续升高，热敏电阻的阻值会继续降低，控制电路中的电流会增大，直到电流到达临界值时，电磁铁切断工作电路．（4）由第三问的分析可知：当设定温度最低为90℃，根据热敏电阻R1的阻值随温度变化的关系曲线可知，此时热敏电阻的阻值最大为50Ω，因为控制电路的U源=6V不变，I=0.03A不变，极控制电路的总电阻200Ω保持不变，所以此时要求R2的阻值为150Ω，且此时为最小值；
当设定温度为150℃时，根据热敏电阻R1的阻值随温度变化的关系曲线可知，此时热敏电阻的阻值最小为30Ω，因为控制电路的总电阻为200Ω不变，所以此时要求R2的阻值为170Ω，且为最大值．
综上分析，当恒温箱内预设的温度可调节范围是90℃～150℃时，滑动变阻器的阻值变化范围为150Ω～170Ω，故选B．（5）小明设计的这个电路，从理论上讲控制的只是一个固定的温度值，这样使用时，就会出现恒温箱内温度在某一固定值附近时，电磁继电器频繁通断的现象，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分不利的．
所以答案是：（1）S； （2）弱； 接通； （3）90； 高； （4）B；（5）小明设计的这个电路，从理论上讲控制的只是一个固定的温度值，这样使用时，就会出现恒温箱内温度在某一固定值附近时，电磁继电器频繁通断的现象，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分不利的
【考点精析】根据题目的已知条件，利用影响电磁铁磁性的因素和电磁继电器的组成、原理和特点的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握电磁铁的特点：①磁性的有无可由电流的通断来控制；②磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节；③磁极可由电流方向来改变；电磁继电器：实质上是一个利用电磁铁来控制的开关．它的作用可实现远距离操作，利用低电压、弱电流来控制高电压、强电流．还可实现自动控制．