Question

RRS-1150型電熱水器的銘牌如表Ⅰ所示，它的控制電路部分如圖所示，圖中R₁是一個熱敏電阻（置于熱水器水中）其阻值與溫度的變化關系如表Ⅱ所示，繼電器線圈電阻R₂為10Ω，左邊電源的電壓U為6V不變．
表Ⅰ

型號	RRS-1150	額定電壓	220V
最大水量	50kg	頻率	50Hz
額定內壓	0.75MPa	額定功率	2000W

表Ⅱ

溫度/℃	10	20	30	40	50	60	70	80	90
電阻/Ω	60	40	30	20	15	10	8	6	5

（1）簡述控制開關中繼電器對熱水器的自動控制原理
（2）正常工作時，電熱水器的發熱電阻是多大？
（3）若電熱水器內的水溫控制在30～60℃之間，求繼電器線圈中設定的銜鐵吸下和放開的電流分別是多少？
（4）電熱水器正常工作時，如果電熱器產生的熱全部被水吸收，則將整箱水從30℃加熱到60℃需要多長時間？

Answer 1

（1）當溫度較低時，熱敏電阻的阻值較大，繼電器中的電流較小，電磁鐵磁性較弱，繼電器中的銜鐵被釋放，電熱水器電路閉合并工作．當水溫升到設定的溫度時，熱敏電阻的阻值減小到一定的值，繼電器線圈中的電流變大到一定值，電磁鐵的磁性增強，繼電器的銜鐵被吸下，電熱水器電路斷開，停止加熱；
（2）據電熱水器的銘牌可知，此時據公式P=

U2

R

可知，R=

U2

P

=

(220V)2

2000W

=24.2Ω；
（3）U₀=6V，當溫度為30～60℃時，熱敏電阻的阻值在30～10Ω之間變化，據歐姆定律可知，
若電阻是30Ω，即此時的電流是：I=

U

R

=

6V

30Ω+10Ω

=0.15A；
若電阻是10Ω，即此時的電流是：I=

U

R

=

6V

10Ω+10Ω

=0.3A；
所以線圈中電流設置為：當電流小于0.15A時，銜鐵斷開，當電流大于0.3A時，銜鐵吸下，斷開電路．
（4）將整箱水從30℃加熱到60℃需要吸收熱量Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×50kg×（60℃-30℃）=6.3×10⁶J，
因不計熱損失，故W=Q，
據P=

W

t

可知，t=

W

P

=

6.3×106J

2000W

=3150s；
答：（1）見上面的解析；（2）正常工作時，電熱水器的發熱電阻是24.2Ω；（3）若電熱水器內的水溫控制在30～60℃之間，求繼電器線圈中設定的銜鐵吸下和放開的電流分別是0.15A和0.3A；（4）電熱水器正常工作時，如果電熱器產生的熱全部被水吸收，則將整箱水從30℃加熱到60℃需要3150s；