题目内容
【题目】热熔胶在室温下为固体,加热到一定程度时变为较强黏性的液体,冷却后,将物体牢牢地粘在一起,如图甲是热熔胶枪的外形,其内部有2只相同的PTC加热元件,电路如图乙。单只PTC元件的电阻与温度的变化如图丙所示,扣动扳机能使固体胶条向前挤压,联动开关S同时倒向A、B,枪门冒出胶液,松开扳机,S同时倒向B、C。
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(1)松开扳机时为预热状态,当温度为80℃时,电路中的电流是多少?
(2)当温度为180℃时,胶液有最佳黏性,已知一根胶条的质量为50g,若熔化1kg胶需要吸收6.0×
J热量,试计算:在正常情况下使用完一根胶条至少要多长时间?
(3)试根据PTC特性定性分析该装置能使温度稳定在180℃的道理。
【答案】(1)0.125A(2)375s(3)见解析
【解析】
(1)由图丙可知,温度为80℃时,PTC元件的电阻为880Ω,松开扳机时为预热状态,S同时倒向B、C,由电路图可知此时两只PTC串联,则电路中电流为:
;
(2)由题意可知,熔化一根胶条要吸收的热量:
,
由图丙可知,加热到180℃时PTC电阻为1210Ω,扣动扳机为加热状态,S同时倒向A、B,由电路图可知此时两只电阻并联,由电阻的并联可得总电阻为:
,
加热功率为:
;
要使加热时间最短,PTC的发热必须全部被胶条吸收,则加热时间:
;
(3)由图可知,当PTC的温度达到180℃时,如果温度升高,则电阻变大,由
知,在电源电压一定时,若电阻变大,则发热功率减小,升温速度减慢,反之,温度降低,电阻减小,发热功率增大,会快速升温,这样它的温度会在180℃附近稳定下来。
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