Question

某校科技小组的同学们用PTC元件（即半导体陶瓷材料）制作了一个电加热保温杯. 常温下的凉开水放在杯内可加热至60℃，并利用这种元件的特性设定保温温度为60℃. 已知所用的PTC元件的阻值R_T随温度的变化关系如图甲所示，使用时将PTC元件按如图乙接入家庭电路中.

请回答下列问题：

（1）当温度为60℃时，电路中的电流是  mA，通电10s，PTC元件消耗的电能是  J.

（2）PTC元件的最大电功率是     W.

（3）保温杯可以利用PTC元件的特性进行保温的原理是：当温度达到60℃时，PTC元件发热功率等于散热功率（即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等），温度保持不变. 从图甲中可以看出，①当它的温度高于60℃时，PTC元件的电阻        ，电功率     .（“变大”、“变小”、“不变”）温度下降；②当温度低于60℃时，PTC元件的电阻     ，电功率     .（“变大”、“变小”、“不变”），温度上升. 因此保温杯中的水可以保持在60℃左右.

 

Answer 1

【答案】

（1）22      48.4     （2）24.2    （3）变大  变小  变小 变大

【解析】

试题分析：由图像可知，当温度为60℃时，电路中的电阻是10K电路中的电流是，通电10s，PTC元件消耗的电能是 PTC元件的电阻最小时功率最大，由图可知，最小电阻是2 K。PTC元件的最大电功率是保温杯可以利用PTC元件的特性进行保温的原理是：当温度达到60℃时，PTC元件发热功率等于散热功率（即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等），温度保持不变. 从图甲中可以看出，①当它的温度高于60℃时，PTC元件的电阻变大，电功率变小，温度下降；②当温度低于60℃时，PTC元件的电阻变小，电功率变大，温度上升. 因此保温杯中的水可以保持在60℃左右。

考点：此题考查的是热敏电阻的电功率计算。

点评：在此题中了解PTC元件的特性进行保温的原理是此题的关键。