Question

【题目】阅读短文，回答文后问题：

电水壶

图1所示是常见的电水壶，它的工作原理是：接通电源加热后，水温逐步上升到100℃，水开始沸腾，水蒸气使双金属片变形推动蒸汽开关，从而使电水壶在水烧开后自动断电（下次烧水需重新闭合蒸汽开关）。如果蒸汽开关失效，壶内的水会一直烧下去，直到水被烧干，发热元件温度急剧上升，位于发热盘底部也有一个双金属片开关，会因为热传导作用温度急剧上升，膨胀变形，断开电源。若使用PTC加热元件代替电热丝，可以有效防止因为干烧而出现的着火危险。PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成。PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大。我们把这个设定的温度叫“居里点温度”用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能。PTC加热元件的自动控制温度性能是绝对可靠的，它靠的是PTC本体内的电阻变化而控制温度，而不是依靠任何触点控制。所以现在很多高档的电热水壶采用了PTC加热元件。

(1)图1中的电水壶，其蒸汽开关与双金属片开关应_______（选填：“串联”或“并联”）连接；

(2)它的工作电路如图2所示，R0是定值电阻，其阻值不受温度的影响。RT是PTC的电阻，它的电阻值与温度的关系如图3所示：

①由电阻值与温度的关系图像可知，当温度为______ ℃时电路的实际功率最大；

②该电热水壶在RT设定温度的工作状态时，电路消耗的总功率1100W，则R0的阻值是多少_____？当RT温度升至130℃，此时电路中RT的实际功率为多少_______？

Answer 1

【答案】串联 100 10Ω 400W

【解析】

(1)[1]由文中信息可知，电热水壶上的蒸汽开关与双金属片开关相互影响，只有同时闭合时才能工作，当一个开关断开时，电路就断开，故它们是串联接在电路中。

(2)①[2]从图象上可知，当温度为100℃时RT的电阻最小，此时总电阻最小，根据P=可知电路的实际功率最大。

②[3]当在设定温度状态(温度为100℃)工作时，RT的阻值为34Ω，R0和RT串联，电路消耗的总功率1100W，则电路的总电阻

R总==44Ω

R0的阻值

R0=R总-RT=44Ω-34Ω=10Ω

[4]当RT的温度为130℃时，由图象可知，此时RT的阻值为100Ω，此时电路中的总电阻

R'总=R0+R'T=10Ω+100Ω=110Ω

此时电路中的电流

I′==2A

RT两端的电压

U'=I'R'T=2A×100Ω=200V

RT的实际功率

P'=U'I'=200V×2A=400W