Question

有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示．控制电路由电压为U₁=9V的电源、电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器R₂和热敏电阻R₁组成，图乙是热敏电阻R₁阻值随温度变化的图象；工作电路由电压为U₂=220V的电源和电阻为R的电热丝组成．通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来．求：

（1）请用笔画线代替导线，按照题意将图中的工作电路连接完整．
（2）在升温的过程中，电阻R₁两端的电压会______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）要使恒温箱设定的温度值升高，应调节滑动变阻器R₂的滑片，使其接入电路的阻值______ （选填“变大”或“变小”）．
（4）当滑动变阻器R₂接入电路中的电阻为50Ω时，恒温箱内的温度是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）由图象可知，热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小，控制电路中的电流 增大．电磁铁的磁性增强，衔铁被吸下来，此时的加热电阻不再工作，结合动触点O的移动，由此可以确定工作电路的连接情况．
（2）根据热敏电阻R₁阻值随温度变化的图象可以确定升温的过程中，电阻R₁的阻值在减小，滑动变阻器R₂的阻值不变，根据串联电路的特点，可以确定电路的总电阻在减小，进而利用欧姆定律可以确定电路中的电流的变化和R₂两端的电压变化情况，利用串联电路中电压的特点，可以确定R₂两端电压的变化．
（3）随着恒温箱温度的升高，热敏电阻的阻值减小，电路中的电流会增大，电磁铁会将衔铁吸下来，使工作电路停止工作．为了防止衔铁被吸下来，就要使控制电路中的电流不变小，在热敏电阻的阻值减小的情况下，只能增大 滑动变阻器的阻值．
（4）根据电源电压、R₂接入电路中的电阻和控制电路中的临界电流，求得热敏电阻的阻值，然后利用该阻值结合图象可以得到此时的恒温箱的温度值．
解答：解：（1）由题意可知，要在恒温箱内的温度升高到一定温度时，热敏电阻的阻值减小到一定程度，电磁继电器线圈的电流达到60mA，衔铁被吸下来时，工作电路断开，由此可以确定工作电路的连接方式如下图所示．

（2）当温度升高时，R₂的阻值在减小；控制电路中是滑动变阻器和热敏电阻串联，滑动变阻器的阻值不变，R₂的阻值减小，导致了总电阻减小．
电源电压不变，所以电路中的电流增大，根据公式：U=IR可知，R₂两端的电压U₂增大，热敏电阻两端的电压U₁=U_源-U₂，所以，U₁在变小．
（3）恒温箱的温度值要调高，热敏电阻减小，此时要使控制电路中的电流不要增大，以防衔铁被吸下来，就要使滑动变阻器接入电路中的阻值变大．
（4）U_源=9V、I=60mA=0.06A，
电路的总电阻：R_总===150Ω，
此时R1=热敏电阻的阻值：R₁=R_总-R₂=150Ω-50Ω=100Ω，
由图象知，热敏电阻的阻值为100Ω时，对应的温度为50℃．
故答案为：（1）图略；（2）变小； （3）变大； （4）当滑动变阻器R₂接入电路中的电阻为50Ω时，恒温箱内的温度是50℃．
点评：热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小是解决此题的关键，也是此题的核心．