Question

15．现有热敏电阻、电炉丝（额定电压220V）、电源、电磁继电器、开关和导线若干，如图所示．
（1）试设计一个温控电路，作线代替导线连接该电路图．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电．
（2）此处的热敏电阻的阻值随温度的变化规律应该是热敏电阻的阻值随温度升高而减小．
（3）经测定，电炉丝的电阻为60欧姆，电炉丝自动通电供热时，10分钟内可以使质量为220千克的室内空气温度平均伸高1℃，加热效率为50%，试计算空气的比热大小？

Answer 1

分析 （1）电路分为控制电路与工作电路两部分，根据题意确定电路的连接方式，然后作出电路图．
（2）根据热敏电阻阻值随温度变化的关系分析答题．
（3）应用比热容公式求出空气的比热容．

解答 解：（1）温度低于某一温度时，电磁继电器断开，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，电磁继电器接通，电炉丝与电源断开，可以自动断电，热敏电阻Rt与电磁继电器构成低压控制电路．
电路图如图所示：

（2）该温控电路的原理为：①当温度低于某一值时，热敏电阻的阻值变得很大，通过电磁继电器的电流较小，继电器无法吸引衔铁P，K处接通，电炉丝处于加热状态；
②当温度高于某一值时，热敏电阻的阻值变得很小，通过电磁继电器的电流较大，继电器吸引衔铁P，K处断开，电炉丝停止加热；
由此可知：热敏电阻的阻值随温度升高而减小．
（3）电炉丝产生的热量：
Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t=$\frac{（220V）^{2}}{60Ω}$×10×60s=484000J，
空气吸收的热量：Q_吸=ηQ=484000J×50%=242000J，
由Q_吸=cm△t可知，空气的比热容：
c=$\frac{{Q}_{吸}}{m△t}$=$\frac{242000J}{220kg×1℃}$=1100J/（kg•℃）；
故答案为：（1）如图所示；（2）热敏电阻的阻值随温度升高而减小；（3）空气的比热是1100J/（kg•℃）．

点评 本题考查了设计电路图、热敏电阻阻值随温度变化的关系、求比热容，知道电路分为控制电路与工作电路是正确设计电路图的关键．