Question

16．小林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．图乙是小林通过实验测得的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S（选填“N”或“S”）极．
（2）当温度较低时，电磁铁的磁性较弱，触点开关接通（选填“接通”或“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90℃．当可变电阻器R₂的电阻变大时，恒温箱设定的温度将变高（选填“高”或“低”）．

Answer 1

分析 （1）由安培定则可判断电磁铁的磁极；
（2）当温度上升时，电阻R的阻值减小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，将衔铁吸下，电热丝电路断开，停止加热．过一段时间后，温度下降，电阻R的阻值增大，电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，衔铁被弹簧拉起，电热丝电路接通，电热丝又开始工作加热，温度上升；
（3）当电流等于30mA时，求出总电阻，由于是串联电路，求出恒温箱的电阻R₁=R-R₂，对应图乙找出恒温箱温度；当可变电阻器R₂的电阻变大时，电磁继电器的衔铁被吸合时的电流不变，恒温箱的电阻变小，根据图乙得出恒温订设定的温度将变高．

解答 解：（1）已知电源正负极，根据电流流向，由安培定则可知，电磁继电器中电磁铁下端为N极，上端是S极，
（2）由图乙可知，当恒温箱内温度较低时，热敏电阻的阻值变大，直流电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，衔铁在弹簧的作用下被抬起，使得触点开关接通，电热器开始加热；
（3）当电流等于30mA时，合0.03A，总电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.03A}$=200Ω，由于是串联电路，所以恒温箱的电阻R₁=R-R₂=200Ω-150Ω=50Ω，对应图乙找出恒温箱温度为90℃；
当可变电阻器R₂的电阻变大时，电磁继电器的衔铁被吸合时的电流不变，恒温箱的电阻变小，根据图乙得出恒温箱设定的温度将变高；
故答案为：（1）S；（2）接通；（3）90；高．

点评 本题难度较大，既需要从电磁铁的性质上进行分析，还要对电磁继电器的原理进行分析．能从图乙得出相关信息、结合串联电路的特点和欧姆定律求解是本题的关键．