Question

某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”（用电灯取暖的用电器）设计了一个温度可自动控制的装置，如图甲所示．“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示．电磁铁线圈可看成阻值为20Ω的纯电阻R0，“浴霸”共安装有2盏标有“220V，440W”的灯泡，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开；当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，使“浴霸”电路闭合．求：

（1）工作电路正常工作时，每盏灯泡在1min内产生的热量是多少？

（2）若浴室中的温度不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1最小值是多少？

（3）若电源U1电压恒定为12V，则将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制在多大范围内？

 

Answer 1

（1）2.64×104J；（2）10V；（3）23℃～32℃．

【解析】

试题分析：（1）灯泡正常发光时的功率和额定功率相等，利用Q=W=Pt求出每盏灯泡在1min内产生的热量。

每盏灯泡正常工作时的功率P=440W，在1min内产生的热量：

Q=W=Pt=440W×60s=2.64×104J。

（2）先从图乙中找出温度为40℃时热敏电阻的阻值，然后利用串联电路电阻规律算出总电阻，最后用最小电流乘以总电阻算出最小电源电压值。

当R1温度为40℃时，由图乙可知其阻值R1=170Ω；R1和R0串联，R总=R1+R0=170Ω+30Ω=200Ω。

控制电路的最小电压为：U1=I1R总=0.05A×200Ω=10V。

（3）当电流为50mA时和当电流等于40mA时，利用R总=分别求出总电阻，利用串联电阻的特点求热敏电阻R1的大小，对应图象找出温度值，从而得到浴室内温度的变化范.

当电流为I=50mA=0.05A时，由I=可得：控制电路的总电阻

R总=

热敏电阻R1=240Ω﹣30Ω=210Ω，由图可得对应的温度为32℃；

当电流为I′=40mA=0.04A时：

因R总/=，则R1′300Ω﹣30Ω=270Ω，由图乙可得对应的温度为23℃；

所以，室内温度可控制在23℃～32℃范围内．

考点：欧姆定律的应用；电功的计算