Question

熱熔膠在室溫下為固體，加熱到一定程度時變為較強黏性的液體，冷卻后，將物體牢牢地粘在一起，如圖甲是熱熔膠槍的外形，其內部有2只相同的PTC加熱元件，電路如圖乙。單只PTC元件的電阻與溫度的變化如圖丙所示，扣動扳機能使固體膠條向前擠壓，聯動開關S同時倒向A、B，槍門冒出膠液，松開扳機，S同時倒向B、C。
（1）松開扳機時為預熱狀態，當溫度為80℃時，電路中的電流是多少？
（2）當溫度為180℃時，膠液有最佳黏性，已知一根膠條的質量為40g，若熔化lkg膠需要吸收6.0×10⁵J熱量，試計算：在正常情況下使用完一根膠條至少要多長時間？
（3）試根據PTC特性定性分析該裝置能使溫度穩定在180℃的道理。 

Answer 1

解：
（1）80℃時，PTC電阻為880Ω，此時兩只PTC串聯，電路中電流為；
（2）熔化一根膠條要吸熱Q_吸=6×10⁵×40×10^-3J=24000J，加熱到180℃時PTC電阻為1210Ω，兩只PTC并聯，總電阻為605Ω， 加熱功率為P=U²／R=（220V）²／605Ω=80W，要使加熱時間最短，PTC的發熱必須全部被膠條吸收，則加熱時間t=Q_吸／P=24000J／80 w=300s；
（3）由圖可知，當PTC的溫度達到180℃時，如果溫度升高，電阻增大。由P=U²／R可知，在電壓不變時，它的發熱功率減小，升溫速度減慢，反之，溫度降低，電阻減小，發熱功率增大，會快速升溫，這樣它的溫度會在180℃附近穩定下來。