小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路,如图所示.其中“交流电...
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小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路,如图所示.其中“交流电源”是恒温箱加热器的电源(加热器在恒温箱内,图中未画出);R1处于恒温箱内,如图是小明通过实验测得R1的阻值随温度变化的关系曲线;电磁继电器的电源电压U=6 V,电磁继电器线圈的电阻可不计,通过实验测得当电流为40 mA时,电磁继电器的衔铁被吸合、恒温箱内的加热器停止加热,此时可变电阻R2=0 Ω,恒温箱可保持60 ℃恒温.
(1)当恒温箱保持恒温60 ℃时,热敏电阻R1的阻值是多少?
(2)如果图中的“交流电源”的额定功率是1500 W,则它在正常工作情况下,每天加热50次,每次加热10min,则“交流电源”每天消耗电能多少千瓦时?
(3)如果要使恒温箱内的温度保持100℃,可变电阻R2的阻值应调为多少?
【回答】
(1)150Ω;(2)12.5kw·h;(3)60Ω
【解析】
(1)当恒温箱保持恒温60 ℃时,控制电路中电流为I=40mA=0.04A。因控制电路电源电压U=6V,所以控制电路中的总电阻为R总===150Ω。又因此时可变电阻R2=0 Ω,根据串联电路电阻关系R总=R1+R2,可得热敏电阻R1=R总-R2=150Ω-0Ω=150Ω。
(2) “交流电源”每天加热的总时间为t=10min×50=600s×50=3×104s,则“交流电源”每天消耗电能为W=Pt=1500W×3×104s=4.5×107J=12.5kW·h。
(3)由题意可知,当恒温箱内温度达到100℃时,加热器停止加热、电磁继电器的衔铁被吸合,此时控制电路中电流为I=40mA=0.04A,即此时控制电路的总电阻仍然为R总=150Ω。由图像可知,当恒温箱内温度达到100℃时,热敏电阻R1阻值为90Ω,则可变电阻R2的阻值应调为R2=R总-R1=150Ω-90Ω=60Ω。
知识点:欧姆定律
题型:计算题
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