Question

有一種電加熱恒溫箱，工作原理如圖甲所示．控制電路由電壓為U₁=9V的電源、電磁繼電器（線圈電阻不計）、滑動變阻器R₂和熱敏電阻R₁組成，圖乙是熱敏電阻R₁阻值隨溫度變化的圖象；工作電路由電壓為U₂=220V的電源和電阻為R的電熱絲組成．通過實驗測得當電磁繼電器線圈的電流達到60mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸下來．求：

（1）請用筆畫線代替導線，按照題意將圖中的工作電路連接完整．
（2）在升溫的過程中，電阻R₁兩端的電壓會______（選填“變大”、“變小”或“不變”）；
（3）要使恒溫箱設定的溫度值升高，應調節滑動變阻器R₂的滑片，使其接入電路的阻值______ （選填“變大”或“變小”）．
（4）當滑動變阻器R₂接入電路中的電阻為50Ω時，恒溫箱內的溫度是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）由圖象可知，熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高而減小，控制電路中的電流 增大．電磁鐵的磁性增強，銜鐵被吸下來，此時的加熱電阻不再工作，結合動觸點O的移動，由此可以確定工作電路的連接情況．
（2）根據熱敏電阻R₁阻值隨溫度變化的圖象可以確定升溫的過程中，電阻R₁的阻值在減小，滑動變阻器R₂的阻值不變，根據串聯電路的特點，可以確定電路的總電阻在減小，進而利用歐姆定律可以確定電路中的電流的變化和R₂兩端的電壓變化情況，利用串聯電路中電壓的特點，可以確定R₂兩端電壓的變化．
（3）隨著恒溫箱溫度的升高，熱敏電阻的阻值減小，電路中的電流會增大，電磁鐵會將銜鐵吸下來，使工作電路停止工作．為了防止銜鐵被吸下來，就要使控制電路中的電流不變小，在熱敏電阻的阻值減小的情況下，只能增大 滑動變阻器的阻值．
（4）根據電源電壓、R₂接入電路中的電阻和控制電路中的臨界電流，求得熱敏電阻的阻值，然后利用該阻值結合圖象可以得到此時的恒溫箱的溫度值．
解答：解：（1）由題意可知，要在恒溫箱內的溫度升高到一定溫度時，熱敏電阻的阻值減小到一定程度，電磁繼電器線圈的電流達到60mA，銜鐵被吸下來時，工作電路斷開，由此可以確定工作電路的連接方式如下圖所示．

（2）當溫度升高時，R₂的阻值在減小；控制電路中是滑動變阻器和熱敏電阻串聯，滑動變阻器的阻值不變，R₂的阻值減小，導致了總電阻減小．
電源電壓不變，所以電路中的電流增大，根據公式：U=IR可知，R₂兩端的電壓U₂增大，熱敏電阻兩端的電壓U₁=U_源-U₂，所以，U₁在變小．
（3）恒溫箱的溫度值要調高，熱敏電阻減小，此時要使控制電路中的電流不要增大，以防銜鐵被吸下來，就要使滑動變阻器接入電路中的阻值變大．
（4）U_源=9V、I=60mA=0.06A，
電路的總電阻：R_總===150Ω，
此時R1=熱敏電阻的阻值：R₁=R_總-R₂=150Ω-50Ω=100Ω，
由圖象知，熱敏電阻的阻值為100Ω時，對應的溫度為50℃．
故答案為：（1）圖略；（2）變小； （3）變大； （4）當滑動變阻器R₂接入電路中的電阻為50Ω時，恒溫箱內的溫度是50℃．
點評：熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高而減小是解決此題的關鍵，也是此題的核心．